爆炸成形系统

摘要

一种爆炸成形装置(10)，优选地利用沿工件(12)行进的冲击波(42)使工件逐渐地符合轮廓模腔(44)。

权利要求

1.一种用于改变具有纵向长度的工件的装置，所述装置包括：

点火室，所述点火室构造成用于产生行进冲击波，所述行进冲击波具有小于所述工件的纵向长度的冲击波长；

模具，其中，所述模具包括第一模板和第二模板，其中，所述第一模板和所述第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，所述第一模板和所述第二模板一起限定出模腔，所述工件能够定位在所述模腔内；

输送结构，所述输送结构构造成在使用中将所述冲击波直接从所述点火室直接输送到所述模腔内；

其中，在操作中，所述冲击波沿横向于所述冲击波的行进方向的方向向所述工件施加局部压力，其中，所述点火室具有用于氧气和氢气可燃物的进入的至少一个入口，所述装置还包括点火器和控制器，所述控制器用于将选定比例和量的氧气和氢气输送到所述点火室内并用于致动所述点火器以使所述可燃物发生反应，从而发生产生所述冲击波的爆炸，其中，所述控制器顺次执行爆炸，并且所述装置还包括冷却系统，所述冷却系统用于冷却所述点火室以降低由发生反应的氧气和氢气产生的水蒸汽的压力。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述点火室和所述输送结构一起限定出预工件冲击波流动管路，所述预工件冲击波流动管路具有基本上恒定并且基本上没有反射元件的横截面尺寸和横截面形状。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述横截面形状为圆形。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述点火室为大致圆筒形并具有点火室内部，所述点火室内部具有至少选定的长度与直径比。

5.如权利要求1所述的装置，还包括不可压缩流体入口，所述不可压缩流体入口定位成在使用中当工件位于所述模腔中时允许不可压缩流体从不可压缩流体源通过所述不可压缩流体入口进入所述工件内。

6.如权利要求5所述的装置，还包括控制器，所述控制器构造成在产生所述冲击波之前允许不可压缩流体流入所述模腔内并到达选定填充水平，以使所述工件基本上充满不可压缩流体，并且其中，所述点火室和所述输送结构一起限定出构造成将所述冲击波输送到所述不可压缩流体中的预工件冲击波流动管路。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述选定填充水平使得所述输送结构基本上充满不可压缩流体。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述选定填充水平使得所述点火室的一部分充满不可压缩流体。

9.如权利要求1所述的装置，其中，所述输送结构包括隔离阀，所述隔离阀能够定位在使用中时所述点火室与所述工件流体连接的打开位置和使用中时所述点火室与所述工件隔离的关闭位置。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述模腔由模腔壁限定，所述模腔壁中具有至少一个冲孔，使得在使用中，所述冲击波穿过所述工件冲孔到所述模腔孔中。

11.如权利要求1所述的装置，其中，所述模腔由模腔壁限定，所述模腔壁中具有至少一个修整孔，所述至少一个修整孔一直围绕所述模腔延伸，并且定位成使得在使用中，所述冲击波在所述修整孔处从所述工件修整掉端部。

12.如权利要求1所述的装置，还包括构造成减小与所述冲击波相关的压力的减压器，其中所述减压器定位在所述模具的下游。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述减压器包括多个冲击波减小元件，所述多个冲击波减小元件定位成冲击行进经过的冲击波。

14.一种用于改变工件的装置，所述工件具有工件内部，所述工件内部限定有用于供冲击波通过的工件冲击波路径，其中，所述工件具有通向所述工件内部的工件压力入口，所述装置包括：点火室，所述点火室构造成用于通过爆炸氢气和氧气产生冲击波，所述冲击波具有小于所述工件冲击波路径长度的冲击波长；

模具，其中，所述模具包括第一模板和第二模板，其中，所述第一模板和所述第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，所述第一模板和所述第二模板一起限定出模腔，所述工件能够定位在所述模腔内；其中，当所述冲击波位于所述工件内时，所述冲击波沿横向于所述工件冲击波路径的方向向所述工件施加压力，并且其中，所述模具能够通过选定模具保持力抵抗所述工件内的力而保持在所述关闭位置，其中所述工件内的力基于所述冲击波压力以及所述冲击波在所述工件上的投影面积；以及输送结构，所述输送结构构造成通过所述工件压力入口将所述冲击波从所述点火室输送到所述工件内部中以改变所述工件，其中，所述点火室具有用于氧气和氢气可燃物的进入的至少一个入口，所述装置还包括点火器和控制器，所述控制器用于将选定比例和量的氧气和氢气输送到所述点火室内并用于致动所述点火器以使所述可燃物发生反应，从而发生产生所述冲击波的爆炸，并且其中，所述控制器顺次执行爆炸，并且还包括冷却系统，所述冷却系统用于冷却所述点火室以降低由发生反应的氧气和氢气产生的水蒸汽的压力。

15.一种用于改变工件的方法，所述方法包括：

a)提供包括第一模板和第二模板的模具，其中，所述第一模板和所述第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，并且其中所述第一模板和所述第二模板一起限定出模腔；

b)将所述工件定位在所述模腔内；

c)由气态可燃物的爆炸产生行进冲击波，其中，所述冲击波的长度小于所述冲击波行进路径相对于所述工件的长度；

d)沿所述工件输送所述冲击波以逐渐地对所述工件施加局部压力；

e)以选定模具保持力抵抗来自所述冲击波的压力将所述第一模板和所述第二模板保持在所述关闭位置，来自所述冲击波的压力沿横向于贯穿步骤d)的行进的所述冲击波路径的方向，其中，所述模具保持力与所述气态可燃物的填充压力以及所述冲击波的压力和长度相关；以及f)在步骤d)之后从所述模腔中喷出所述工件，

其中，步骤c)包括发生通过点燃H2和O2产生所述冲击波的爆炸，

其中，所述方法还包括：

提供在其中产生所述冲击波的点火室；和

重复步骤b)到f)，同时连续地冷却所述点火室以减小由发生反应的氢气和氧气产生的水蒸汽的压力。

16.一种用于改变具有纵向长度的工件的装置，所述装置包括：

点火室，所述点火室构造成用于产生行进冲击波，所述冲击波具有小于所述工件的纵向长度的冲击波长，其中，所述点火室利用氧气和氢气可燃物以产生所述冲击波，所述点火室包括至少一个可燃物入口；

点火器；

模具，其中，所述模具包括第一模板和第二模板，其中，所述第一模板和所述第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，所述第一模板和所述第二模板一起限定出模腔，所述工件能够定位在所述模腔内；

输送结构，所述输送结构构造成将所述冲击波从所述点火室输送到所述模腔内；

其中，在操作中，所述冲击波沿横向于所述冲击波的进行方向的方向对所述工件施加局部压力，其中，所述模具能够由选定模具保持力保持在所述关闭位置；

控制器，所述控制器用于将选定比例和量的氧气和氢气输送到所述点火室内，并用于致动所述点火器以使所述可燃物发生反应，其中，所述控制器顺次执行爆炸；和冷却系统，所述冷却系统用于冷却所述点火室以减小由发生反应的氧气和氢气产生的水蒸汽的压力。

17.一种用于改变限定有管道长度的管状工件的装置，所述装置包括：

点火室，所述点火室构造成用于产生冲击波，所述冲击波具有小于所述工件的所述管道长度的冲击波长，其中，所述点火室利用氧气和氢气作为可燃物，并且所述点火室包括至少一个可燃物入口；

点火器；

模具，其中，所述模具包括第一模板和第二模板，其中，所述第一模板和所述第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，所述第一模板和所述第二模板一起限定出模腔，所述工件能够定位在所述模腔内；其中，在操作中，所述冲击波行进穿过所述工件，并沿横向于所述冲击波行进路径的方向对所述工件施加局部压力，其中，所述模具能够由选定模具保持力抵抗所述工件内的压力保持在所述关闭位置；和输送结构，所述输送结构构造成将所述冲击波从所述点火室输送到所述工件内以改变所述工件；

控制器，所述控制器用于将选定比例和量的氧气和氢气输送到所述点火室内，并用于致动所述点火器以使所述可燃物发生反应，其中，所述控制器顺次执行爆炸；和冷却系统，所述冷却系统用于冷却所述点火室以减小由发生反应的氧气和氢气产生的水蒸汽的压力。

18.根据权利要求16或17所述的装置，其中，所述点火室的壁被冷却以凝结由所述氢气的燃烧产生的水蒸气。

说明书

爆炸成形系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于利用加压流体改变部件的系统，特别是通过爆炸实现工作流体的加压的利用加压工作流体改变部件的系统。

背景技术

[0002] 一些类型的压力成形系统是采用爆炸产生压力以在模腔内形成工件的爆炸成形系统。一般而言，为此目的而提出的系统具有若干问题。一个问题是其需要大量的能量以操作和保持模腔关闭，从而抵抗其内由爆炸引起的压力。

[0003] 另一个问题是其在有些情况下，在每个成型周期内需要相对大量的时间，这降低了部件生产率。另外，工件可能需要进一步的处理，例如去除工件的非抛光部分，这进一步增加了生产成本。

[0004] 一些爆炸成形系统使用爆破膜来容纳可燃气体。由气体的燃烧引起的爆炸炸裂爆破膜以到达工件。爆破膜随着每个成型周期而消耗掉，进一步增加了生产工件的成本。由于在膜炸裂时损失一些爆炸能量，因此，爆破膜自身也是导致低能效的原因。

[0005] 希望提供一种更高效的爆炸成形系统，特别是用于可能需要对高强度钢进行成形、整形和切削的汽车工业。

发明内容

[0006] 爆炸的特性是确定爆炸成形系统的总成本时的重要因素。在本发明的一个宽的方面内，提供一种爆炸成形系统，该系统产生逐渐施加到工件上的冲击波。这使得冲压或密封用于工件的符合模具所需的加工压力与其它压力成形系统，例如液压成形系统或其它爆炸成形系统相比能够减小。这主要是因为尽管冲击波的力如在此详细说明相对较高，但是其在任何时刻施加到工件和下面的模具的相对小的区域上，因此，冲压模具所需的动力与现有技术压力的成形系统相比能够减小。较小的加工压力意味着投资成本的降低。另外，通过逐渐地施加冲击波，与现有技术相比，可更容易地在工件中冲压相对小的孔和/或修整工件的部分。

[0007] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0008] 首先，本发明提供一种用于改变具有纵向长度的工件的装置。该装置包括：点火室，其构造成用于产生具有小于工件的纵向长度的冲击波长的行进冲击波；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在模腔内；和输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到模腔内；其中，在操作中，冲击波沿横向于冲击波的行进方向的方向向工件施加局部压力。

[0009] 第二，本发明提供一种用于改变工件的装置，该工件具有限定供冲击波通过的工件冲击波路径的工件内部，其中，该工件具有通入工件内部的工件压力入口。该装置包括：点火室，其构造成用于产生具有小于工件冲击波路径长度的冲击波长的冲击波；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在模腔内，其中，当冲击波位于工件内时，冲击波沿横向于工件冲击波路径的方向向工件施加压力，其中，模具能够由相对于工件内压力的选定模具保持力保持在关闭位置；和输送结构，该输送结构构造成通过工件压力入口将冲击波从点火室输送到工件内部内以改变工件。

[0010] 第三，本发明提供一种用于改变工件的装置，该工件具有工件内部，并具有通入工件内部的工件压力入口。该装置包括：点火室，其构造成用于产生冲击波；模具，工件可定位在其中；和输送结构，该输送结构构造成通过工件压力入口将冲击波从点火室输送到工件内部内以改变工件。

[0011] 第四，本发明提供一种用于改变工件的方法。该方法包括：a)提供包括第一模板和第二模板的模具，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，并且其中第一和第二模板一起限定出模腔；b)将工件定位在模腔内；c)产生行进冲击波，其中，冲击波具有小于冲击波行进路径相对于工件的长度的波长；d)沿工件输送冲击波以逐渐地对工件施加局部压力；e)以选定模具保持力将第一和第二模板保持在关闭位置，选定模具保持力相对于来自沿横向于贯穿步骤d)行进冲击波路径的方向的冲击波的压力；和f)在步骤d)之后从模腔中喷出工件。

[0012] 第五，本发明提供一种用于改变工件的方法。该方法包括：a)提供具有模腔的模具；b)将工件定位在模腔内；c)产生冲击波；d)将冲击波输送到模腔中的工件内以改变工件；和e)在步骤d)之后从模腔中喷出工件。

[0013] 如在此详细所述，减小爆炸成形系统中冲压模具所需的加工压力的另一个因素在于由燃烧的气体产物产生的后压力或反压力。为了使这种后压力最小化，希望利用化学计量比的氧气和氢气以生产水蒸汽，并冷却点火室以使水蒸汽快速凝结，由此减小后压力。

[0014] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0015] 第六，一种用于改变限定有管道长度的管状工件的装置。该装置包括：点火室，其构造成用于产生冲击波，冲击波具有小于工件的管道长度的冲击波长，其中，点火室利用氧气和氢气作为可燃物，点火室包括至少一个可燃物入口；点火器；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在模腔内，其中，在操作中，冲击波进行穿过工件，并沿横向于冲击波行进路径的方向向工件施加局部压力，其中，模具能够由相对于工件内的压力的选定模具保持力保持在关闭位置；输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到工件内以改变工件；控制器，其用于选定比例和数量的氧气和氢气可燃物到点火室内的输送并用于致动点火器以使可燃物发生反应，其中，控制器顺次执行爆炸；和冷却系统，其用于冷却点火室以降低由发生反应的氧气和氢气产生的水蒸汽的压力。

[0016] 第七，一种用于改变具有纵向长度的工件的装置。该装置包括：点火室，其构造成用于产生行进冲击波，冲击波具有小于工件的纵向长度的冲击波长，其中，点火室利用氧气和氢气可燃物以产生冲击波，点火室包括至少一个可燃物入口；点火器；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在模腔内；输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到模腔内；其中，在操作中，冲击波沿横向于冲击波的行进方向的方向向工件施加局部压力，其中，模具能够由选定的模具保持力保持在关闭位置；控制器，该控制器用于选定比例和数量的氧气和氢气到点火室的输送将并用于致动点火器以使可燃物发生反应，其中，控制器顺次执行爆炸；和冷却系统，该冷却系统用于冷却点火室以降低由发生反应的氧气和氢气产生的水蒸汽的压力。

[0017] 例如，对于汽车部件的生产，可能需要生成产生数千巴压力的爆炸。通过实验发现，尽管利用大型设备处理这种压力，但爆炸成形系统的压力输送部件的几何形状可对系统的性能和/或寿命有影响。为了最小化该风险，理想的是，向工件输送压力的管道基本上没有反射面。此外，鉴于发现压力承载管道的横截面形状和尺寸方面即使小的变化也会使其壁面随着时间而腐蚀，所以本发明的最优选实施例采用基本上为恒定横截面形状和尺寸的压力承载管道。

[0018] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0019] 第八，一种用于改变具有纵向长度的工件的装置。该装置包括：点火室，其构造成用于产生具有小于工件的纵向长度的冲击波长的行进冲击波；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在模腔内；输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到模腔内；其中，点火室和输送结构一起限定出预工件冲击波流动管路，该预工件冲击波流动管路具有基本上恒定并且基本上没有反射元件的横截面尺寸和横截面形状；其中，在操作中，冲击波沿横向于冲击波的行进方向的方向向工件施加局部压力，其中，模具能够由选定的模具保持力保持在关闭位置；

[0020] 第九，一种用于改变具有纵向长度的工件的装置。该装置包括：点火室，其构造成用于产生具有小于工件的纵向长度的冲击波长的行进冲击波；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在所述模腔内；输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到模腔内，输送结构包括能够定位在打开位置和关闭位置的隔离阀，其中在打开位置，点火室与模腔流体连接，在关闭位置，点火室与模腔断开流体连接；其中，当隔离阀位于打开位置时，点火室和输送结构一起限定出预工件冲击波流动管道，该预工件冲击波流动管道具有基本上恒定并且基本上没有反射元件的横截面尺寸和横截面形状；其中，在操作中，冲击波沿横向于冲击波的行进方向的方向向工件施加局部压力，其中，模具能够由选定的模具保持力保持在关闭位置；

[0021] 第十，一种用于改变限定由管道长度的管状工件的装置。该装置包括：点火室，该点火室构造成用于产生具有小于工件的管道长度的冲击波长的冲击波；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在模腔内；其中，在操作中，冲击波行进穿过工件，并沿横向于冲击波传播路径的方向向工件施加局部压力，其中，模具能够由相对于工件内的压力的选定模具保持力保持在关闭位置；和输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到工件内以改变工件；其中，点火室和输送结构一起限定出预工件冲击波流动管路，该预工件冲击波流动管路具有基本上恒定并且基本上没有反射元件的横截面尺寸和横截面形状。

[0022] 第十一，一种用于改变限定有管道长度的管状工件的装置。该装置包括：点火室，该点火室构造成用于产生具有小于工件的管道长度的冲击波长的冲击波；模具，其中，该模具包括第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个在打开位置与关闭位置之间运动，其中，第一和第二模板一起限定出模腔，工件能够定位在模腔内；其中，在操作中，冲击波行进穿过工件，并沿横向于冲击波行进路径的方向向工件施加局部压力，其中，模具能够由相对于工件内的压力的选定模具保持力保持在关闭位置；和输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到工件内以改变工件，输送结构包括能够定位在打开位置和关闭位置的隔离阀，其中在打开位置，点火室与模腔流体连接，在关闭位置，点火室与模腔断开流体连接；其中，当隔离阀位于打开位置时，点火室和输送结构一起限定出预工件冲击波流动管道，该预工件冲击波流动管道具有基本上恒定并且基本上没有反射元件的横截面尺寸和横截面形状；

[0023] 用一个发明人的话来说，生产汽车部件，例如自动车或货车车架或底盘车身构件一般所需的可达数千巴的压力的产生不是无关紧要的事。这种压力的路径中的或受制于这种压力的任何操作装置，例如阀、传感器或致动器均容易受到相当大的力和磨损。本发明提供一种保护机构以针对这种压力的影响进行改善。

[0024] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0025] 第十二，一种用于改变工件的装置，包括：用于产生爆炸的点火室；模具，该模具具有限定用于容纳工件的模腔的至少一个壁，模腔具有压力入口和压力出口，其中，点火室能够与模腔流体连接，用于将由爆炸引起的压力波通过模腔从其压力入口输送至其压力出口，使得在操作中，压力波改变工件以至少部分地符合所述至少一个模腔壁；和减压器，该减压器布置在模腔压力出口的下游并构造成至少部分地破坏压力波。

[0026] 第十三，一种用于改变具有纵向长度的工件的装置，该装置包括：点火室，该点火室构造成用于产生具有小于工件的纵向长度的冲击波长的冲击波；模具，该模具具有用于容纳工件的模腔；输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到模腔内；其中，在操作中，冲击波沿横向于冲击波的行进方向的方向向工件施加局部压力，其中，模具能够由选定的模具保持力保持在关闭位置；和减压器，该减压器布置在工件的下游并构造成至少部分地破坏冲击波。

[0027] 第十四，一种用于改变具有管状壁和管状长度的管状工件的装置，该装置包括：点火室，该点火室构造成用于产生具有小于工件的管状长度的冲击波长的冲击波；模具，该模具具有限定用于容纳工件的模腔的至少一个壁；输送结构，该输送结构构造成将冲击波从点火室输送到模腔内；其中，在操作中，冲击波沿横向于冲击波的行进方向的方向向工件的管状壁施加局部压力，以使工件的管状壁至少部分地符合所述至少一个模壁；和减压器，该减压器布置在工件的下游并构造成至少部分地破坏压力波，减压器布置在能够与模腔流体连接的一个或多个阀的上游。

[0028] 第十五，一种用于改变管状工件的方法，包括：a)提供点火室；b)提供具有用于容纳工件的模腔的模具；c)将工件输送到模腔内；d)在点火室内产生爆炸以在点火室内产生压力波；e)将压力波从点火室输送到工件以改变工件；f)在步骤e)之后将压力波输送出模腔；g)在步骤f)之后至少部分地破坏压力波；和h)在步骤f)之后从模腔中喷出工件。

[0029] 通过任何资本密集型制造设备生产的部件的成本一般还取决于部件生产率或成形循环时间。本发明提供超越现有技术的许多改进以最小化循环时间，包括提供隔离阀以隔离爆炸成形系统的不同部件，以使某些操作功能能够平行地执行。

[0030] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0031] 第十六，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，其用于通过可燃物的点燃产生爆炸；模具，该模具具有模腔，工件能够定位在模腔中，模具具有能够流体连接至模腔的不可压缩流体入口；和隔离阀，该隔离阀能够定位在打开位置和关闭位置，其中在打开位置，点火室与模腔流体连接以使来自爆炸的压力能够输送至工件以改变工件，在关闭位置，点火室与模腔断开流体连接。

[0032] 第十七，一种用于改变工件的方法，包括：a)提供点火室；b)提供具有用于容纳工件的模腔的模具；c)将点火室与模具隔离开；d)在步骤c)之后将可燃物输送到点火室内；e)将工件输送到模腔内；f)在步骤d)之后使点火室与工件流体连接；g)在步骤f)之后用可燃物产生爆炸；h)将来自爆炸的压力输送至模腔内的工件以改变工件；和i)在步骤h)之后从模腔中喷出工件。

[0033] 第十八，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，其用于产生爆炸；模具，其具有构造成容纳工件的模腔；和隔离阀，该隔离阀能够在关闭位置和打开位置之前反复地控制，其中在关闭位置，模腔与点火室断开流体连接，在打开位置，模腔与点火室流体连接以使来自爆炸的压力能够传递到模腔。

[0034] 第十九，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，该点火室构造成用于产生爆炸并具有多个可燃物入口；模具，该模具具有第一模板和第二模板，其中，第一和第二模板一起限定出用于保持工件的模腔，其中，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个运动以打开和关闭模具；和隔离阀，该隔离阀能够定位在打开位置和关闭位置，其中在打开位置，点火室与工件流体连接以使来自爆炸的压力能够输送至工件以改变工件，在关闭位置，点火室与模具隔离。

[0035] 第二十，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，该点火室构造成用于产生爆炸并具有多个可燃物入口；控制器，该控制器用于以可燃物填充点火室达到高于大气压力的选定压力；模具，该模具具有用于保持工件的模腔；和隔离阀，该隔离阀能够定位在打开位置和关闭位置，其中在打开位置，点火室与工件流体连接以使来自爆炸的压力能够传递至工件以改变工件，在关闭位置，点火室与模具隔离；其中，该隔离阀包括：具有压力入口和压力出口的阀体；流动控制构件，该流动控制构件能够在打开位置和关闭位置之间运动，其中在打开位置，流动控制构件允许流体流过阀体，在关闭位置，流动控制构件阻止流体流过阀体；密封件，该密封件定位在流动控制构件与阀体之间，其中，当位于关闭位置时，流动控制构件能够通过阀两端的压差抵靠所述密封件沿下游方向运动；旁通管道，该旁通管道与流动控制构件的上游和下游的点流体连接，其中，旁通管道具有小于压力入口的横截面积的横截面积；和旁通阀，该旁通阀能够在打开位置和关闭位置之间运动，其中打开位置通过旁通管道提供流动控制构件的上游和下游的点之间的流体连通以平衡其间的压力，关闭位置阻止流动控制构件的上游和下游的点之间的流体连通。

[0036] 第二十一，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，该点火室用于产生爆炸，点火室具有使可燃物进入其中的至少一个入口和用于控制可燃物经由所述至少一个可燃物入口进入点火室内的至少一个阀；模具，该模具具有构造成容纳工件的模腔，模具具有能够与模腔流体连接的不可压缩流体入口和用于控制不可压缩流体经由不可压缩流体入口流入模腔内的至少一个阀，其中，模具包括一起限定出模腔的第一和第二模板，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个运动以打开和关闭模具；输送机构，该输送机构用于将工件放置在模具内或在模具打开时从模具中移走工件；隔离阀，该隔离阀能够设定在打开位置和关闭位置去，其中在打开位置，点火室与模腔流体连接以使来自爆炸的压力能够传递至工件以改变工件，在关闭位置，点火室与模腔隔离；控制器，该控制器编程为关闭隔离阀、将可燃物输送到点火室内、打开隔离阀、并点燃可燃物以产生爆炸，控制器打开模具用于致动工件输送机构并在关闭模具之前开始用可燃物填充点火室。

[0037] 第二十二，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，该点火室用于产生爆炸，点火室具有用于使可燃物进入的至少一个入口和用于使不可压缩流体进入的入口；可燃物阀，该可燃物阀用于控制可燃物经由所述至少一个可燃物入口流入点火室内；次阀，该次阀用于控制不可压缩流体经由所述至少一个不可压缩流体入口流入点火室内；压模；模具，该模具安装到压模上并具有构造成容纳工件的模腔，其中，模具包括一起限定出模腔的第一和第二模板，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个运动以打开和关闭模具，其中，模腔具有压力入口和压力出口，其中，模具具有布置在模腔压力出口的下游的不可压缩流体入口；主阀，该主阀用于控制不可压缩流体经由不可压缩流体入口流入模腔内；隔离阀，该隔离阀布置在点火室与模腔之间，隔离阀能够设定在打开位置和关闭位置之间，其中在打开位置，点火室与模腔流体连接以使来自爆炸的压力能够传递至工件以改变工件，在关闭位置，点火室与模腔隔离；控制器，该控制器与所述至少一个可燃物阀、主不可压缩流体阀和次不可压缩流体阀、隔离阀以及压模连接，控制器编程为打开模具、关闭隔离阀、将可燃物和不可压缩流体输送到点火室内同时将不可压缩流体输送到模腔内、打开隔离阀、以及点燃可燃物以产生爆炸，在关闭模具之前，控制器开始用可燃物填充点火室。

[0038] 其它周期时间方面的改进涉及在爆炸成形系统中装载或处理工件的方式。

[0039] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0040] 第二十三，一种用于改变工件的装置，该工件具有工件内部并具有通向工件内部的第一开口，所述装置包括：点火室，该点火室用于产生压力；模具，该模具具有用于容纳工件的模腔；和输送管道，该输送管道用于从点火室向工件输送压力以改变工件，其中，输送结构具有第一输送管道部分和第二输送管道部分，第一和第二输送管道部分彼此流体连接，第一输送管道部分相对于点火室固定地连接，其中，第二输送管道部分能够在前进位置和回缩位置之间运动，其中在前进位置，第二输送管道部分插入在工件的第一开口内，在回缩位置，第二输送管道部分从工件的第一开口退出以允许工件从模腔中喷出，第一和第二输送管道部分可旋转地彼此连接。

[0041] 第二十四，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，该点火室用于产生压力，点火室至少沿第一轴线往复运动；模具，模具具有用于容纳工件的模腔，模腔具有限定不平行于所述第一轴线的第二轴线的入口；输送管道，该输送管道用于以流体的方式从点火室向模腔输送压力，其中，输送管道具有第一部分和第二部分，第一部分与点火室连接并至少沿所述第一轴线往复运动，第二部分能够相对于第一部分调节角度以允许第二部分随着点火室至少沿所述第一轴线往复运动而滑入和滑出模腔。

[0042] 第二十五，一种用于改变工件的装置，包括：点火室，该点火室用于产生压力；模具，该模具具有用于容纳工件的模腔；和输送管道，该输送管道用于从点火室向模腔传递压力，其中，输送管道具有第一部分和第二部分，第一和第二部分中的至少一个能够相对于另一个调节角度。

[0043] 第二十六，一种用于改变管状工件的装置，该管状工件具有包括外周和内周的端部，该装置包括：点火室，该点火室用于产生压力；模具，该模具具有构造成容纳工件的模腔，其中，模具包括一起限定出模腔的第一和第二模板，第一和第二模板中的至少一个能够相对于另一个运动以打开和关闭模具，当模具位于用于将工件的第一端保持在其外周处的关闭位置时，模具包括由第一和第二模板设置的套环；输送管道，该输送管道用于从点火室向工件传递压力以改变工件，其中，输送管道安装成在前进位置和回缩位置之间运动，其中在前进位置，输送管道接合工件的内周以相对于套环夹紧工件的端部，从而提供输送管道与工件内部之间的流体连通，在回缩位置，输送管道不与管状工件流体连接。

[0044] 另外，爆炸成形系统的一些实施例通过生产可不需要附加工艺步骤(如切削或修整)的完成工件而使周期时间最小化。例如，在此描述的一个系统精确地成形和/或穿透和修整工件以生产成品部件，因此不需要随后的可能需要较长时间段以执行的用激光器或其它切削工具修整工件的端部，特别是当工件由高强度钢形成时。

[0045] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0046] 第二十七，一种用于改变工件的装置，该工件具有限定工件内部的工件壁，并具有工件主体和具有通向工件内部的第一开口的第一端部。该装置包括：点火室，该点火室用于产生压力；模具，该模具具有用于容纳工件的模腔，其中，该模具包括定位为保持工件的第一端部的第一套环，其中，该模具还包括将工件牢固地保持在模腔中的固定位置的中间工件保持器；和输送管道，该输送管道用于从点火室向工件传递压力以改变工件，其中，该输送管道中具有输送管道流体通道，其中，输送管道能够插入到工件的第一端部中以提供输送管道流体通道与工件内部之间的流体连通，其中，模腔包括在选定位置围绕第一端部延伸的第一修整孔，以使从点火室输送至工件内部的压力穿过工件壁进入到第一修整孔内，从而从工件主体修整第一端部。

[0047] 第二十八，一种用于改变第一工件和第二工件的装置，其中，每个工件具有限定工件内部的工件壁。该装置包括：第一点火室，该第一点火室构造成用于产生压力；第二点火室，该第二点火室构造成用于产生压力；模具，该模具具有用于容纳第一工件的第一模腔，其中，该第一模腔具有第一模腔壁，第一模腔壁构造成当来自第一点火室的压力输送到第一工件的工件内部时为工件提供选定形状，其中，模具具有构造成用于容纳具有选定形状的第二工件的第二模腔，其中，第二模腔具有第二模腔壁，第二模腔壁中具有至少一个孔洞-冲压孔，该冲压孔构造成使得从第二点火室输送到第二工件的工件内部的压力通过工件壁冲压至少一个孔进入至少一个孔洞-冲压孔内；和输送机构，该输送机构能够运动以将第一工件从第一模腔输送到第二模腔内，并能够运动以将第二工件从第二模腔输送出模具。

[0048] 爆炸成形系统产品质量的品质证明之一是快速生产具有统一品质的部件的能力。为了做到这一点，由系统产生的爆炸和压力应当在每次运转或执行时保持相对恒定。已经发明，可燃物的温度能够对所生产部件的生产率和质量产生有害影响。

[0049] 本发明的以下方面基本涉及上述内容：

[0050] 第二十九，一种用于顺次改变工件的可燃成形系统，包括：点火室，该点火室具有用于使可燃物进入的至少一个入口；至少一个阀，其控制可燃物从可燃物源向点火室的流动；点火器，该点火器与点火室流体连接；排出装置，该排出装置用于将废气输送到点火室外；温度控制装置，其用于控制点火室的温度；模具，该模具具有用于容纳工件的模腔，其中，在操作中，工件与点火室流体连接；输送机构，其用于将改变的工件移出模具外并将新的工件移入模具内；和控制器，该控制器与所述至少一个可燃物阀、点火器、排出装置、温度控制装置和输送机构可操作地连接，其中，该控制器反复执行以下操作循环，该操作循环包括(a)将改变的工件移出模具外并将新的工件输送到模具内，(b)将可燃物输送到点火室，(c)点燃可燃物从而产生可操作为改变模具内的工件的压力波，和(d)将废气输送出点火室，其中，在反复执行所述操作循环的同时，控制器将点火室的温度保持在预定温度范围内。

附图说明

[0051] 现在参照附图仅通过示例来描述本发明，其中：

[0052] 图1是根据本发明的实施例的用于改变工件的装置的正视图，为了清楚起见去除了一些元件；

[0053] 图2是利用图1所示装置改变的工件的剖视图；

[0054] 图3是图1所示装置的一部分的局部剖视正视图，示出了利用冲击波对工件的改进；

[0055] 图4a是作为图1所示装置的一部分的点火室的透视图；

[0056] 图4b是图4a所示点火室的剖视图；

[0057] 图4c是图4a所示点火室的俯视平面图；

[0058] 图4d是图4a所示点火室的一部分的正视图，示出了点火室的安装；

[0059] 图5a是图1所示隔离阀位于打开位置的剖视正视图，该隔离阀用于隔离图4a所示的点火室；

[0060] 图5b是图5a所示隔离阀位于关闭位置的剖视正视图；

[0061] 图6a是图1所示装置的一部分的剖视正视图，示出了插入到工件内的输送管道和减压器；

[0062] 图6b是图5a所示装置的一部分的剖视正视图，示出了从工件退出的输送管道和减压器；

[0063] 图7是图1所示凸缘夹具的透视图，该凸缘夹具用于夹紧具有图6a所示输送管道的图5a所示的阀；

[0064] 图8a是图1所示装置的俯视平面图，示出了位于接收位置的工件输送机构；

[0065] 图8b是图1所示装置的俯视平面图，示出了位于回缩位置的工件输送机构；

[0066] 图8c是图1所示装置的俯视平面图，示出了位于沉积位置的工件输送机构；

[0067] 图9是作为图1所示装置的一部分的第一模板的透视图；

[0068] 图10是作为图1所示装置的一部分的第二模板的透视图；

[0069] 图11是图9和10所示第一和第二模板的剖视正视图，其中，压力用于在不形成冲击波时改变工件；

[0070] 图12是图9和10所示第一和第二模板的剖视正视图，其中，冲击波用于改变工件；

[0071] 图13是作为图1所示装置的一部分的减压器和不可压缩水入口阀的剖视平面图；

[0072] 图14是其中具有利用冲击波冲压的孔洞的工件的剖视正视图；

[0073] 图15是来自图1所示装置的压模和工件输送机构的透视图；

[0074] 图16是根据本发明的另一个实施例的用于改变工件的方法的流程图；

[0075] 图17是根据本发明的另一个实施例的用于改变工件的另一个方法的流程图；

[0076] 图18是示出根据本发明的另一个实施例的用于改变工件的另一个方法的时序图；

[0077] 图19a是根据本发明的另一个实施例的用于在产生冲击波之前改变平面工件的另一个装置的透视图；

[0078] 图19b是图19a所示装置在其中产生冲击波之后的侧视图；

[0079] 图20示出根据本发明的又一个实施例的燃烧成形装置的示意图；

[0080] 图21示出图20所示装置的一部分的更详细视图；

[0081] 图22a示出作为图20所示的装置的一部分的输送阀位置打开位置的示意性视图；

[0082] 图22b示出图22a所示输送阀位于“关闭/排出”位置的示意性视图；

[0083] 图22c示出图22a所示输送阀位于关闭位置的示意性视图；

[0084] 图23a-23e是简化的示意图，示出了使用根据本发明的其它实施例的装置的原料坯板的燃烧成形过程，该装置包括工具或成形模、点火管和将工具与点火管分开的输送阀；以及

[0085] 图24示出压模的更详细示意性视图，图23a-23e所示模具安装在压模上以将废料从该模具排出到废料移除装置。

具体实施方式

[0086] 图1示出根据本发明的优选实施例的用于改变工件12的装置10。装置10利用由爆炸(由点燃附图标记47处示出的可燃物引起)产生的流体压力改变工件12。在该优选实施例中，装置10构造成由爆炸产生冲击波42(图3)，来自冲击波的压力改变工件12，如以下更详细地说明。但是，即使爆炸不产生冲击波，也可操作装置10以改变工件12，如以下更详细地说明。

[0087] 装置10可在工件12上执行不同类型的操作，从而以一种或多种不同的方式改变工件12。例如，装置10可将工件12形成至特定的形状。可替代地或另外地，装置10可用于在工件12内冲孔和/或修整工件12的部分。图1所示的特定装置10构造成将工件12形成为期望的形状、在工件12中冲孔并且修整工件12的部分。特别地，在装置10产生冲击波42的情况下，装置10可构造成在工件12中冲压相对小的孔洞，这在现有技术的水压成形系统中是难以做到的。

[0088] 图2示出在图1所示的装置10中使用的特定工件12。工件12优选为具有限定工件内部14的管状壁16的管状和细长形形状。工件12具有第一端或顶端18和第二相对端或底端22，在顶端18处具有通向内部14的第一开口20，在底端22处具有通向内部14的第二开口24。

[0089] 工件12可具有任意合适形状。例如，图2所示的工件12为管状并大致为括号形。但是，本发明不限于管状工件，在以下更详细说明的可替代实施例中，工件可呈其它形状，例如平面的或基本上为平面的片形或板形，或开口管形。

[0090] 参照图1，装置10优选地包括基本上相似的用于改变工件12的第一部分10A和第二部分10B，第一部分10A用于形成工件，第二部分10B用于冲孔和修整工件12以产生成品。可以理解，装置10能够同时保持和操作两个工件12。每个部分10A或10B包括点火室26(单独标记为26a和26b)、压力传递结构30(单独标记为30a和30b)、用于保持工件12的模具32的轮廓部分(单独标记为12a和12b)、减压器36(单独标记为36a和36b)、主不可压缩流体入口阀38(示出单独标记为38a和38b)。每个压力传递结构还包括隔离阀58，隔离阀58用于在发生爆炸之前将点火室26与装置10执行的其它动作隔离开。装置10还包括压模34、工件输送机构39(图8a)和控制器40。

[0091] 一般而言，装置10如下工作：控制器40关闭隔离阀58，并致动压模34以打开模具32，从而允许输送机构39将完成的工件12移出第二部分10B，将成形的工件从成形部分10A移动至冲压和修整部分10B，并将新工件移动至成形部分10A。然后，控制器40关闭模具32并将点火室26和压力传递结构30(之前稍微移出以允许工件12的输送)以流体方式密封地连接至管状工件12a、12b的顶端18。类似地，减压器36以流体方式密封地连接到管状工件12a、12b的底端20。工件12a、12b以及优选地压力传递结构30的一部分充有不可压缩流体41，并且点火室26充有可燃物。然后，控制器40打开隔离阀58并引爆可燃物以产生优选的冲击波42，冲击波42提供流体压力以对工件12进行成形和/或穿孔。减压器36保护主不可压缩流体入口阀38不受冲击波42的影响。然后，压模打开，重复工序。

[0092] 不可压缩流体41优选为水，并且在此可用水来指代，但是，可以理解，可采用任何合适的不可压缩流体。对于可能对锈蚀、腐蚀或氧化敏感的那些元件，水可包含用于抑制锈蚀、腐蚀或氧化存在的乳剂。

[0093] 接下来论述第一部分10A的详细结构和操作，可以理解，第二部分10B具有类似的结构和功能。

[0094] 点火室26a内的爆炸在其中产生压力，该压力传递到水41，并由水41传递到模具32内的工件12a，以改变工件12a。如前所述，点火室26a中产生的压力优选为冲击波42的形式(图3)，并且装置10优选地构造成使得冲击波42从第一点火室26a内的气体进入水
41内中，通过传递结构30a到达工件12a，并通过工件12a到达减压器36a。

[0095] 继续参照图3，冲击波42是比声音行进更快的局部压力峰。因此，冲击波42下游的流体的任何节段都不受冲击波42的影响，直到冲击波42自身到达流体的该节段。因此，冲击波42下游的流体的压力没有增加。但是，无论冲击波42在什么介质中进行，冲击波42自身都在附图标记43处所示的接触片处施加侧向压力(即横向于冲击波42的行进方向的方向上的压力)。当冲击波42行进通过工件12a时，由冲击波42在接触印痕43处施加到工件12a上的侧向压力用于以一定方式改变工件12a。例如，侧向压力可用于使工件12a在模具32内靠着模腔44的壁膨胀。可替代地或附加地，侧向压力可用于在工件12a内冲压一个或多个孔洞。侧向压力还可用于修整掉工件12a的端部，以下作进一步说明。在图3所示的视图中，冲击波42行进通过工件12a并膨胀工件12a的一部分，且尚未到达工件12a的另一下游部分。

[0096] 冲击波42的特性可在合适值的范围内变化。例如，冲击波42的速度在点火室26a内的气体中可大于大约1000m/s。在水41中，冲击波42的速度可小于大约8000m/s。冲击波42的压力Psw的峰值可在大约50巴到大约10,000巴的范围内的某个位置，这取决于工件材料。冲击波42的长度可在从几毫米到二十毫米或更长的范围内变化，尽管在实践中优选地，冲击波显著小于冲击波施加其上的部分的长度，但其极限是冲击波小于冲击波施加其上的部分的长度。一般而言，冲击波42的压力Psw比可燃物47点燃之前点火室26a内的可燃物47(图1)的填充压力Pf高许多倍。用于特殊应用的压力Psw可根据一个或多个因素选择，所述因素包括，例如，工件12的壁厚、工件12的材料和工件上执行的操作(例如在工件12中冲孔与膨胀工件12对比)。冲击波42的速度随着点火室26a内可燃物的填充压力Pf的增大而增加。冲击波42的长度随着可燃物47(图1)的填充压力Pf的增大而减小。

[0097] 点火室26a在图4a和4b中更清晰地示出。其包括点火室主体53a和头部53b。壁46限定点火室内部45(图4b)。

[0098] 可燃物47自身可为任意合适的可燃物，例如，H2和O2。在H2和O2为可燃物47的实施例中，H2和O2优选地以大约2∶1的体积比输送到点火室26a内。点火室26a可利用可燃物填充到任意合适的压力，例如范围从大约10到20巴至160巴以上的压力。更优选地，填充压力为大约40巴至大约120巴。在示范性实施例中，对于具有2.6mm壁厚和大约1.2m长并且由低碳钢制成的工件12a，用于成形工件12a的填充压力可为大约30巴，用于在工件12b中冲孔和用于将工件12的部分裁下的填充压力可为大约50巴。

[0099] 在图4a中的附图标记48和49处示出的多个气体入口阀控制可燃物47从未示出的可燃物47的源经过可燃物入口48a和49a流入点火室内部45。气体入口阀48和49可具有任意合适的结构，例如PCT公开WO2009/015716(申请人：Cosma工程欧洲股份有限公司)中示出和说明的结构，该公开的内容在此以参照方式引入。在图示的实施例中，阀48和49分别控制氧气和氢气的流动。控制器40致动阀48、49以允许控制量的氧气和氢气进入点火室内部45中，直到其到达期望的填充压力。

[0100] 参照图4b，点火室26a优选地包括不可压缩流体到顶关闭阀50，到顶关闭阀50构造成控制水41从未示出的水41的源经过不可压缩流体入口50a(可称为入水口50a)引入点火室26a内。控制器40控制到顶关闭阀50以便将点火室内部45填充到选定的填充水平。

[0101] 为了获得精确的填充水平，选定体积的水41可存储在液压缸(未示出)内。液压缸的致动(即液压缸的活塞运动到向前位置)推动水41从液压缸进入点火室26a。控制器40优选地加载并致动液压缸。

[0102] 到顶关闭阀50可构造成具有相对较小的开口，水41通过该开口进入点火室26a以便保护在点火室26a内的点火期间将暴露于环境的阀50的元件。但是，小开口使得用到顶截止水41将点火室26a填充到选定填充水平的填充时间相对较长。但是，阀48和49也可具有小开口，由于可燃物47是气体，因此，可燃物47的填充时间比水41的填充时间短。

[0103] 点火室26a优选地包括控制废气通过废气出口51a流出点火室26a的废气阀51(图4a)。废气阀51优选地由控制器40控制。

[0104] 选定量的不可燃气体，例如氮气，能够通过任意合适的装置，例如通过水到顶关闭阀50传输到点火室26内。氮气向点火室26a内的输送可用于在模具32打开之前将点火室26a爆炸之后存在的任何气体冲到点火室26a之外。

[0105] 点火室26a还包括构造成点燃可燃物47的点火器52。点火器52可以是任意适当类型的点火器，例如产生能量射束的点火器，如PCT公开WO2008/017332(申请人：Cosma工程欧洲股份有限公司)中所述，其内容在此以参照方式引入，或者是通过感应来点火的点火器，如PCT公开WO2008/017444(申请人：Cosma工程欧洲股份有限公司)中所述，其内容在此以参照方式引入。点火器52的操作可由控制器40控制。

[0106] 参照图4a，可燃物填充阀48和49、水到顶关闭阀50(图4a)、排出阀51和点火器52可全部定位在点火室26a的上端的点火室头部53b内。

[0107] 参照图3，为了产生冲击波42，点火室内部45优选地构造成大致圆筒状，并且其直径(示为Dic)、其长度(水41的填充水平之上，示为Lic)和由点燃可燃物47产生的压力之间具有选定的关系。例如，在大约20巴的填充压力下，点火室内部45在水41的填充水平之上的长度Lic优选地为点火室内部45的直径Dic的大约30倍。随着填充压力的增大，形成稳定的冲击波42所需的长度减小。已利用具有50mm直径的直径Dic的内部45的点火室26进行测试，在20巴的填充压力下获得大约50cm的长度的稳定冲击波42，并且在大约120巴的填充压力下获得大约20cm的长度的稳定冲击波42。

[0108] 具有影响点火室26a的长度的若干考虑因素。当冲击波42从点火室26a内的气体进行到水41中时，冲击波42的一小部分向上往回反射。具有相对较长的点火室26以便在冲击波42的反射遇到点火室头部53b内的阀48、49、50和51以及点火器52之前阻尼冲击波42的反射是有利的。因此，在致力于保护阀48、49、50、51(图4a)和点火器52(图4b)时，具有相对较长的点火室26是有利的。但是，在致力于减少每个燃烧周期内消耗的气体量时，具有相对较短的点火室26是有利的。减少消耗的气体量减少了与气体有关的成本，并且还减少了用可燃物47填充点火室26a所需的时间量。因此，在选择点火室26a的长度时，可考虑几个争议问题。参照图3，在图示的实施例中，点火室内部45具有水41的填充水平以上的大约1.5m的长度Lic，50mm的直径Dic。

[0109] 参照图4b，点火室内部45可一般做成平滑壁，以便基本上没有可产生冲击波42的反射(图3)的表面，这能够减少与冲击波42自身有关的能量并可能损坏例如阀48、49、50和51(图4a)以及点火器52(图4b)等元件，或者随时间腐蚀点火室26a的壁。

[0110] 点火室壁46优选地包括冷却管道57，冷却管道57通过壁46输送冷却流体(例如水或制冷剂)以在装置10使用期间根据需要冷却点火室26a。冷却管道57可连接到由控制器40以本领域已知的闭环方式管理的温度控制系统(未示出)。

[0111] 爆炸成形系统产品质量的品质证明之一是快速生产具有统一品质的部件的能力。为了做到这一点，由系统产生的爆炸和压力应当在每次运转或执行上保持相对恒定。温度控制系统能够在快速实现最大化部件生产率所需的可重复和稳定爆炸中起到重要作用。为了获得一致的效果，与适当的传感器联接的控制器40提供正确比率和预定质量的可燃物以产生爆炸。点火室内用于可燃物的可用容积优选地通过如上所述的可连续重复的预定体积的水进入点火室内来控制。控制器优选在预定质量的可燃物一输送到点火室内便点燃可燃物，特别是在采用氢气和氧气的优选化学计量混合物时，以便最小化可燃物分离的任何倾向。但是，由于取决于环境温度，因此进入点火室内的可燃物的压力不是容易控制的量。
如以下更详细所述，已经发现可燃物的压力变化能够对产生的压力波或冲击波的特性具有实质影响。此外，还发现，作为自变量，可燃物的温度能够在爆炸质量方面起到一定作用。例如，对于氢气和氧气的优选化学计量混合物，当温度太低，例如5℃以下或更优选地20℃以下时，或太高，例如150℃以上或更优选地100℃以上时，难以获得稳定的爆炸。但是，通过控制点火室的温度，能够避免或最小化许多这些问题以便提供一致的、快速重复的爆炸和压力波或冲击波特性。

[0112] 通过冷却点火室26a提供的其它有益效果以下作进一步说明。

[0113] 点火室26a在其底部具有开口54，显示在附图标记55处。由于点火室26a内的压力(例如冲击波42)正是通过开口54朝工件12a向外传递，因此该开口54可称为压力出口。

[0114] 参照图4d，点火室26a支撑在包括夹具280和支撑基部282的点火室支撑件279上。支撑基部282由第一基部部分282a、第二基部部分282b和第三基部部分282c组成。第一、第二和第三基部部分282a、282b和282c配合以允许点火室26a水平移出，以使在点火室26a下面的模具32能够通过顶部的起重机(未示出)从装置10升起，并且另一个模具32能够下降到装置10合适的位置。基部部分282a、282b和282c还配合以允许点火室
26a竖向调节以适应不同高度的模具32，从而允许对具有不同长度的工件12a的操作。基部部分282a、282b和282c还配合以允许点火室26a绕水平轴线旋转。

[0115] 夹具280通过弹性垫圈283夹紧点火室26a。垫圈283可接合点火室26a中的槽口以防止点火室26a在夹具280内竖向滑动。垫圈283的存在阻止爆炸能量从点火室26a传递到装置10的其余部分，并且还允许点火室26a在传递结构30a插入和退出工件12a期间往复运动，以下作进一步说明。

[0116] 参照图1，传递结构30a将点火室26a流体连接到模具32内的工件12a。传递结构30a包括隔离阀58和传递管路59。

[0117] 隔离阀58优选地隔离点火室26a，如上所述。隔离阀58可定位在点火室26a与工件12a流体连接的打开位置(图1和5a所示)和点火室26a(图1)与模具32隔离的关闭位置(图5b)。参照图5a，隔离阀58可具有任意合适的结构。例如，隔离阀58可包括阀体60、流动控制构件——例如可在阀体60内旋转的球62、与球62连接的致动器64和用于在球62和阀体60之间密封的密封结构65。隔离阀58具有在第一端部68处的第一阀孔67(可称为压力入口)与第二端部70处的次阀孔69(可称为压力出口)之间延伸的流体通道66。

[0118] 球62具有贯穿其中的可称为球孔的通孔71。通过致动器64可使球62在球孔71与第一和次阀孔67和69流体连接的打开位置(图5a)和球孔71与第一和次阀孔67和69断开流体连接的关闭位置(图5b)之间旋转。球62可由任意合适的材料制成，例如不锈钢。

[0119] 阀体60优选地包括主体部分72和安装在主体部分72上的多个可更换的阀体构件73。可更换的阀体构件73包括顶部和底部隔离环74和75、环形座元件76和78以及角构件79a和79b。每个顶部和底部隔离环74和75与球62之间均可具有大约0.1mm的间隙。可更换阀体部件73可由任意合适的材料制成，例如不锈钢。

[0120] 密封结构65在阀体60与球62之间密封，并可具有任意合适的结构。在图示的实施例中，密封结构65包括安装在阀体60上的顶部和底部环形密封构件80和82(可称为密封环)以及球62上的多个密封构件83。密封环80和82优选地由比球62相对更软的材料(例如铜)制成以免在球62上产生刻痕。

[0121] 密封环80和82在很大程度上被顶部和底部隔离环74和75阻挡以免暴露于流体通道66。因此，保持部件74和75保护相对较软的密封环80和82不受通过阀流体通道66的冲击波42的损坏。如果冲击波42的一些部分进入隔离环74和75中的一个与球62之间的间隙并朝密封环80或82行进，由于间隙尺寸较小，因此冲击波42破坏密封环80或82的能力将随着其行进而显著减弱。

[0122] 密封部件83优选地包括一个或多个O形环和球62的表面上的沟槽内的一个或多个C形密封构件。当阀58位于打开位置时，这些密封构件83接合隔离环74和75以及密封环80和82，以便提供附加的密封性能，从而防止当来自点火室26a内的爆炸的压力传递到工件12a时产生的压力泄漏。

[0123] 参照图5b，当隔离阀58位于关闭位置并且点火室26a充有水41和可燃物47时，点火室26a内的压力抵抗底部密封环82向下推动球62，从而提供它们之间更大程度的接合。这加强了由隔离阀58提供的密封性能。另外，注意到，水41可在填充可燃物47之前传输到点火室26a内。这样，水41充当防止可燃物47与隔离阀58之间接触的屏障。因此，隔离阀58内的密封环80和82作用为抵制液体(即水41)的泄漏，这比作用为抵制气体的泄漏更容易。

[0124] 当点火室26a已被填充至期望压力且球62被压力向下推动时，将球62旋转到其打开位置所需的力相对较高。在点火室26a被填充到期望压力之后，为了减小旋转球62所需的力，附图标记84处所示的旁通管和旁通阀86可用于平衡球62的上游和下游的压力。旁通管84在一端连接至球62上游的点84a(例如，该点为流体连接在球62与压力入口67之间的点)，在另一端连接至球62下游的点84b(例如，该点为流体连接至球62与压力出口
69之间的点)。

[0125] 旁通管84的横截面积小于阀流体管路66在压力入口67处的横截面积，因此，旁通阀86小于隔离阀58，并因此在承受高压差的同时需要更小的能量以移动。旁通阀可以为任意合适类型的阀，例如针阀。

[0126] 旁通阀86可移动以选择性地允许上游点84a与下游点84b之间流体连通，以便平衡球62的上游和下游的压力。压力一旦平衡，不再相对于保持构件75和第二密封件82向下推动球62，因此，球62更容易旋转至打开位置。

[0127] 可选择地，可提供一种用于选择性地移动密封件80和/或82中的一个或两个以便与球62更多或更少地接合的机构，从而控制旋转球62所需的力的程度。可有选择地采用这种机构来代替旁通管84和针阀86。

[0128] 通过使用密封件87(例如O形环)，在隔离阀58内的其它位置处，在阀体元件之间产生附加的密封。

[0129] 隔离阀58与点火室26a连接，以使顶部阀开口67流体连接到点火室开口54(图5a)。隔离阀58与点火室26a之间可通过任意合适的方式连接。例如，法兰88和90可分别设置在点火室开口54处和顶部阀开口67处，可设置法兰夹具92以将法兰88和90保持在一起。垫圈(未示出)可设置在法兰88和90之间。法兰夹具92允许根据需要将隔离阀58与点火室26a分开，以用于维护或部件更换的目的。

[0130] 隔离阀58的另一个用途是其可用作系统的一部分以用水41将装置10快速填充到选定水平。由于水填充水平直接影响诸如装置内用于可燃物的空间量、冲击波在气体/水分界面之前在气体中的行进量这些参数，因此，装置10内具有一致的、可预测的水填充水平是有益的。当阀58关闭时，水41能够以高流速引入装置10内并能够将装置10完全填充到阀58内的球62。附图标记93所示的排出管道可设置在球62的水平处。在用水41填充装置10期间，排出管道93允许空气从装置10排出。可设置排出管道93上的附图标记93a所示的适当传感器以感测水41的存在，这向控制器40表明装置10已被水41填充到球62。排出管道93上的排出阀93b能够从用水41填充装置10期间允许空气和水流出装置10的打开位置移动至当传感器93a感测到水41的存在时阻止空气和水流出装置的关闭位置。通过设置隔离阀58、排出管道93、传感器93a和排出阀93b，装置10能够通过水阀39a以高流速填充，从而在相对较短的填充时间内提供一致的水填充水平。

[0131] 设置隔离阀58的另一个优点是其允许点火室26填充可燃物47，而与产生爆炸之前装置10执行的其它动作无关。因此，用可燃物47填充点火室26a与装置10执行的其它动作之间能够存在交叠，所述其它动作例如为输送机构39(图8a)的运动、模具32的关闭以及用水41填充工件12a和传输管路59。用可燃物47填充点火室26a可能耗费相对较长的时间。允许点火室26a的填充与在用可燃物47填充点火室26a之前被执行的其它动作之间交叠使得装置10改变第一和第二工件12所耗费的总循环时间减少。

[0132] 传输管路59流体连接隔离阀58与工件12a。参照图6a，由于工件12a的形状，工件12a在保持在模具32中时的方位可以选择为，当工件12a准备从模具32中喷出时确保工件12a内的全部水41(图1)在重力下排出工件12a。取决于工件12a的选定方位，工件12a的第一开口20可绕第一开口轴线94定向，第一开口轴线94相对于附图标记95处所示的轴线不平行，隔离阀58的第二开口69绕轴线95定向。

[0133] 为了应对不平行的轴线，传输管路59优选地包括绕轴线95定向的第一或上游传输管路部分102、绕轴线94定向的第二或下游传输管路部分104以及其间的柔性接头106。

[0134] 第一传输管路部分102中具有流体通道107。第二传输管路部分104中具有流体通道108。流体通道107和108构成传输管路流体通道110。传输管路流体通道110与阀流体通道66结合在一起构成传输结构流体通道111。参照图1，在点火室26构造成产生冲击波42的实施例中，点火室内部45和传输结构流体通道111构成基本上没有反射元件的预工件冲击波流动路径112。预工件冲击波流动路径112优选地具有基本上恒定的横截面尺寸和基本上恒定的横截面形状。预工件冲击波流动路径112优选地为大致圆形的横截面。预工件冲击波流动路径112的这些特征防止冲击波42在向工件12a行进时衰减。

[0135] 在第一传输管路部分102上，传输管路59具有第一端118，在第一端118处具有通向传输管路流体通道110的第一开口119。传输管路59可在第一端118上具有法兰120，法兰120与隔离阀58的第二端70上的法兰122配合。法兰夹具124可用于将法兰120和122保持在一起。由于被固定地连接到隔离阀上，隔离阀自身固定地连接到点火室26a上，因此，认为第一传输管路部分102相对于点火室26a固定地连接。

[0136] 在第二传输管路部分104上，传输管路59具有第二或下游端130，第二或下游端130处具有通向传输管路流体通道110的第二开口131。传输管路59的下游端130可为大致的圆锥形。

[0137] 参照图6a和6b，第二传输管路部分104可在超前位置(图6a)与回缩位置之间移动，在所述前进位置，第二传输管路部分104插入第一工件12的第一开口20中以形成其间的密封流体连接，在所述回缩位置，传输管路59的下游端130从工件12a缩回以允许工件12a从模腔44喷出。

[0138] 柔性接头106允许第二管路部分104相对于第一管路部分102旋转以便能够调节它们之间的角度。柔性接头106可以是任意适当类型的接头，例如举例来说，由第二传输管路部分104上的球形构件113(即‘球’)和第一传输管路部分102上的球容纳构件114(即‘窝’)构成的球-窝接头。球形构件113上具有多个密封构件116，例如与球容纳部件114配合以形成密封的O形环和C形密封构件，从而防止水41泄漏通过。

[0139] 第二传输管路部分104可在附图标记141处所示的导向部件内滑动，并因此可滑动地连接到模具32，用于沿前进位置与回缩位置之间的线性路径运动。但是，如上所述，第一传输管路部分102可相对于点火室26a固定地连接，并且点火室26a安装在点火室支撑件279(图4d)上。为了适应第二传输管路部分104的直线运动，柔性接头106允许第一和第二传输管路部分102和104根据需要相对于彼此转动，并且图4d所示的点火室支撑件279(特别是弹性衬套280)允许点火室26a为了适应第二传输管路部分104的直线运动所需的任何平动和转动。

[0140] 在工件12具有绕纵轴(图6a中未示出)定向的第一开口20的实施例中，可选择地，对于传输管路59可以省去柔性接头106(并沿其整个长度直接竖直延伸)，并且传输管路59的运动可沿纵轴进行，反过来这将驱动点火室26a在点火室支撑件279上的弹性衬套280(图4d)内向上和向下移动。但是，提供柔性接头106允许装置10适应具有绕非纵轴定向或绕不平行于点火室26a的开口54定向所绕轴线的轴线定向的第一开口20的工件12。

[0141] 参照图4a，当第二输送管道部分104在前进位置和回缩位置之间运动时，通向阀48、49、50和51以及通向点火室26a的任意其它部件的流体运载管道(未示出)构造成适应点火室26a的运动。

[0142] 参照图6a，当输送管道59的下游端130插入工件12a的第一开口20内时，下游端130相对于套环140夹紧工件12a的第一端18，从而扩口工件12a的第一端18并提供大致的圆锥形(工件的扩口在图6a中进行了放大)。当输送管道59的下游端130继续被推动进入工件12a的第一端18内时，相配合的锥形端130和18彼此足够良好地密封接合，使得当工件12a和输送管道59充有水41并且点火室26a内的可燃物47(图1)被点燃时，锥形端130和18不会泄漏。

[0143] 注意到，当第二输送管道部分104位于回缩位置(图6b)时，第一和第二输送管道部分102和104内的流动通道107和108不必相互对准。但是，当第二输送管道部分104位于前进位置(图6a)时，第一和第二输送管道部分102和104内的流动通道107和108是相互对准的。

[0144] 注意到，隔离阀58可选择地从输送结构30a省去。在这样的实施例中，第一输送管道59可构成输送结构30a并可直接与点火室26a连接。而隔离阀58的省略可能意味着直到模具32关闭才开始用可燃物填充点火室26a，在一些实施例中，如果某些部件构造成对液体泄漏密封但不对气体泄漏密封，则直到水41填充到其选定填充水平才可能开始用可燃物填充点火室26a。

[0145] 当希望用不同的模具32改变装置10上的模具32时(例如为了制造不同的产品)，断开输送管道59与隔离阀58的连接并保留输送管道59与模具32连接可能是有利的。一个理由是将输送管道59与隔离阀58分开(例如通过打开法兰夹具124)比从模具32内的导向部件141拆除输送管道59可能相对更容易。为了进一步便于从一个模具32转换到另一个，法兰夹具124可远程打开和关闭。

[0146] 参照图7，法兰夹具124可包括电机143(例如伺服电机)、螺纹输出构件144、可旋转地安装在第一夹具臂148上的第一随动件146、可旋转地安装在第二夹具臂152上的第二随动件150和可枢转地安装于第一和第二夹具臂148和152的可选的夹具基部部分154。螺纹输出构件144上可具有带第一螺纹定向的第一螺纹部分156和带第二反向螺纹定向的第二螺纹部分158。第一随动件146具有供第一螺纹部分156穿过的第一螺纹孔160。第二随动件150具有供第二螺纹部分穿过的第二螺纹孔162。因此，当螺纹输出部件144通过电机143沿第一旋转方向旋转时，第一和第二随动件146和150朝向彼此行进到关闭位置用于夹紧凸缘116和118(图1)。当螺纹输出部件144通过电机143沿第二旋转方向旋转时，第一和第二随动件146和150背离彼此行进到打开位置以允许隔离阀58与输送管道
59分离。在第一和第二随动件146和150朝向彼此和背离彼此的运动期间，第一和第二随动件146和150相对于夹具臂148和152旋转。

[0147] 当第一和第二随动件146和150驱动夹具臂148和152打开和关闭时，夹具臂148和152的枢转运动反过来相对于附图标记153处所示的法兰夹具基部沿弧形路径驱动随动件146和150。因此，除了沿输出构件144的轴线的纵向运动之外，随动件146和150的运动还包括一些侧向位移。为了适应随动件146和150的侧向位移，电机143可相对于法兰夹具基部153可滑动地安装，以使电机143和输出构件144与随动件146和150一起侧向移位。电机143的运转可由控制器40控制。

[0148] 参照图8a，模具32包括第一模板164和第二模板166。第一模板164中具有第一模腔部分168，第二模板166中具有第二模腔部分170。

[0149] 第一和第二模板164和166可定位在打开位置(图8a)和关闭位置(图8b)。在图8a和8b所示的实施例中，第一模板164是固定的，第二模板166可由压模34移动以提供模具32的打开和关闭位置。第二模板166运动所沿的轴线可称为模板运动轴线并在附图标记167处示出。

[0150] 第一模板164中具有第一模腔部分168，第二模板166中具有第二模腔部分170。模腔部分168和170一起限定模腔44(图8b)。

[0151] 参照图6a，第一模板164还包括保持工件12a的第一端18的套环140。套环140可称为第一端套环。第一端套环140由第一套环部分172和第二套环部分174组成。第一和第二套环部分172和174可通过第一和第二气缸176和178(可以是气动或液压致动的)在关闭位置(图6a)与打开位置(图6b)之间移动。

[0152] 第一模板164还包括定位成保持工件12a的第二端部22的第二端部套环180。第二套环180的结构可与第一套环140相似，并可由第一套环部分182和第二套环部分184组成，第一套环部分182和第二套环部分184可通过第一和第二气缸186和188(可为气动或液压致动)在关闭位置(图6a)与打开位置(图6b)之间移动。

[0153] 参照图8a，压模34可具有任意适当的结构。例如，压模34可包括：第一压模板190，第一模板164可移除地安装在第一压模板190上；第二压模板192，第二模板可移除地安装在第二压模板192上；多个导向管194，第二压模板192在导向管194上沿模板运动轴线167朝向或背离第一压模板190滑动；以及液压缸196，其连接在固定构件与第二压模板
192之间以沿模板运动轴线167移动第二压模板192。

[0154] 当第一和第二模板164和166位于关闭位置(图9)时，第一和第二模腔部分168和170配合在一起以形成第一模腔44，并且第一和第二套环140和180绕工件12a的第一和第二端部18和22闭合以将工件12a保持在模腔44内的位置中。另外，第二输送管道部分104可选择地通过与压模34的机械连接(例如通过凸轮、齿轮和其它机械元件)驱动到工件12a内。在图9所示的实施例中，模腔44是成形腔，并构造成大于工件12a，使得当在点火室26a内点燃可燃物47时，工件12a被加压(例如通过冲击波42)并膨胀以符合模腔44的形状。

[0155] 参照图11，当工件12a膨胀并接触附图标记200处所示的模腔壁时，工件12a内的压力传递至模板164和166，迫使其分开。在点火室26a内的爆炸压力不以冲击波传递到水41中的实施例中，沿工件12a的整个长度的水41中的压力是均匀的。因此，整个工件12同时膨胀并向模板164和166施加均匀的压力Pu。压力Pu与点火室26a内沿工件12a的整个长度的爆炸压力有关。由工件12a沿模板运动轴线167施加在模板164和166上的力F(附图中未示出)来源于工件12a中的压力和工件12a沿模板运动轴线167的投影面积A(附图中未示出)。力F由压模34抵抗。因此，驱动第二压模板192的液压缸196的尺寸设定为抵抗由来自爆炸的工件12a内的均匀压力引起的力，该爆炸由点燃点火室26a内的可燃物47引起。

[0156] 参照图12，在点火室26a内的爆炸压力以冲击波42传递到水41中的实施例中，工件12a内的水41中的压力是不均匀的。冲击波42沿由工件内部14从第一开口20到第二开口24限定的工件冲击波路径201的长度行进，引起工件12a沿冲击波路径长度逐渐膨胀。在冲击波42位于工件12a内的任意时间点，沿工件12a的长度的压力分布如下：直接被冲击波42横向作用的工件12a的部分承受与爆炸压力有关的冲击波压力Psw。被冲击波42作用的工件12a的部分膨胀并接触模腔壁200，从而向模板164和166施加第一力F1。
力F1来源于冲击波压力Psw和冲击波42作用于其上的工件12a的部分的投影面积A1，该投影面积可为几个毫米长。当冲击波压力Psw自身可与爆炸压力Pu(图11)相当时，由于投影面积A1与整个工件12a的投影面积相比相对较小(整个工件12a的投影面积在长度上可选地为1米或更长)，因此，施加到模板164和166上的力F1与如上所述的力F相比可能相对较小。

[0157] 工件12a的位于冲击波42后面的部分中的水41中具有可与点火室26a的填充压力相当的压力P2。压力P2至少部分地取决于冷却点火室26a内的气体时冷却管道57(图4b)的有效性。对气体进行冷却以至少两种方式降低气体的压力。降低压力的一种方式是盖-吕萨克气体定律的结果，其表明对于给定的体积，气体的压力与气体的温度彼此成正比。因此，随着气体的温度降低，固定体积内的气体压力也降低。降低压力的第二种方式是点火室26a的冷却的壁46使得气体中的至少一些水蒸汽冷凝，这将减少点火室26a内的剩余气体量，继而降低剩余气体的压力。水蒸汽可作为点燃可燃物47的反应产物存在于气体中(并可构成气体的大部分)，并还可作为点火室26a内的水41由于暴露于可燃物47点燃之后的温度而蒸发的结果而存在，该温度可达例如3000℃。

[0158] 在可燃物47为H2和O2的最优选实施例中，燃烧的反应产物基本上仅为水蒸汽。因此，发生点燃之后点火室26a内基本上所有的气体都是水蒸汽。因此，相对较大量的气体(即水蒸汽)能够被冷却的室壁46冷凝，从而显著地降低点火室26a内的压力。在一些实施例中，有可能使得压力P2接近点火室26a的填充压力。因此，将H2和O2用作可燃物47是特别有利的。另外，在利用H2和O2作为可燃物的实施例中，反应产物(即水)是清洁的且不会产生环境问题。此外，利用H2和O2作为可燃物47避免了反应产物中酸的产生，而酸对装置10的选定部件是有害的。更进一步的，使用H2和O2避免了点火室26a内炭黑的产生。相反，使用其它可燃物，例如天然气、或甲烷、或丙烷会产生除水以外的气体成为反应产物。这些其它反应产物气体可能具有比水更低的沸点，因此，点火室壁46的冷却将引起更少的冷凝，并因此使冲击波42之后的气体压力降低较小。

[0159] 工件12a的已承受冲击波42的部分已被冲击波42膨胀，并因此接触模腔壁200，且向模板164和166施加力F2(未示出)。施加到模板164和166上的力F2来源于压力P2和工件12a的位于冲击波42之后的部分的投影面积A2(未示出)。可以理解，该投影面积A2将随着冲击波42沿工件12a的长度行进而增大。因此，当冲击波42逼近工件12a的第二端部22时，投影面积A2接近整个工件12的投影面积A。但是，由于压力P2与爆炸压力相比相对较小，因此即使当投影面积A2几乎与整个工件12a的投影面积A(图11)相同时，由冲击波42之后的工件12a施加到模板164和166上的力F2与力F相比也较小。

[0160] 工件12a的位于冲击波42之前的部分中的水41中具有压力P3，该压力P3为填充压力。但是，工件12a的该部分尚未被冲击波42膨胀，因此不向模腔壁200施加任何力(除由于可燃物填充压力引起的一般相对微小的力，这对于本论述可以忽略)。

[0161] 工件12a作用在模板164和166上的总的力Ft是力F1和F2的总合，在工件12a的长度大于几个毫米长的实施例中，合力Ft与力F相比可较小。因此，用于提供选定模具夹持力以抵抗力Ft的液压缸196的尺寸和成本以及这样做所需的动力与尺寸设定为提供选定模具夹持力以抵抗力F的液压缸196相比可较小。注意到，随着工件12a的长度与冲击波42的长度之间的比值增加，将提供力Ft与力F之间更大的减小，如果压力在工件12a内部是均匀的，则施加力F。还注意到，随着冲击波42后面的(即上游)的压力P2减小，将提供力Ft与力F之间的更大减小，如果压力在工件12a内部是均匀的，则施加力F。尽管如此，对于本发明的一些实施例，即使可燃物47的点燃不产生行进穿过工件12a的冲击波42，也具有优势。为了更加清楚起见，在一些实施例中，可能产生非冲击波的压力波，并可进行穿过工件。这种压力波可以次音速行进，因此，压力波前面(即下游)的流体中将出现压力增大。但是，在一些实施例中，无论工件12内的压力是冲击波的形式、非冲击波类型的压力波形式或是非波的压力形式，都是有益的。

[0162] 当第一和第二模板164和166位于打开位置时，第一和第二模腔部分168和170被分开以允许工件12a从中喷出。压模34可由控制器40操作以在发生爆炸且工件12a已被产生的压力改变之后打开第一和第二模板164和166。

[0163] 第一和第二模板164和166可构造成允许再利用其中的部分。例如参照图9，模板164可包括第一模板基部202和多个第一模腔部分节段204，所述多个第一模腔部分节段204一起形成第一模腔部分168并可拆卸地与模板基部202可连接。类似地，参照图10，第二模板166可包括第二模板基部206和一起形成第二模腔部分170的多个第二模腔部分节段208。因此，第一和第二模腔部分节段204(图9)和208(图10)可用其它模腔部分节段替代以形成具有与模腔44(图8b)不同形状的模腔。由节段204(图9)和208(图10)形成模腔部分168(图9)和170(图10)的另一个优点是，如果一个或多个节段204(图9)和
208(图10)磨损或损坏，则能够进行更换。注意到，即使第一和第二模腔部分168(图9)和
170(图10)中的每一个均由单个模腔部分节段组成，而非每一个均由多个模腔部分节段组成，也能够再利用模板基部202(图9)和206(图10)。

[0164] 参照图9，在冲击波42穿过工件12a之后，冲击波42至少部分地在消除在减压器36a内。减压器36a可具有任何适当的结构。例如，参照图13，减压器36a具有第一端部
210和第二端部212。减压器36a中具有减压器流体通道214。在第一端部210处的是通向减压器流体通道214的开口216。在第二端部212处的是主不可压缩流体阀38a，其控制水41通过主不可压缩流体入口218流入装置10。第一主不可压缩流体阀38a可称为水阀
38a，主不可压缩流体入口218可称为水入口218。参照图1，水阀38可用于将整个装置10填充到隔离阀58(即工件12a和输送管道59)，这与用于在隔离阀58上增加相对较少量的水41的点火室26a中的水到顶关闭阀50(图4a)不同。在省去隔离阀58的实施例中，水阀38a(图1)或50(图4a)之一可用于将装置10填充到选定的填充水平(可以是点火室
26a中的填充水平)，并且可省去水阀38a或50中的另一个。

[0165] 参照图13，在减压器流体通道214中，减压器36a包括多个冲击波减弱元件220，所述多个冲击波减弱元件220撞击行进经过的冲击波42并因此破坏冲击波42的流动。因此，降低了冲击波42的压力。冲击波减弱元件220能够充分地破坏冲击波42以完全消除冲击波42。通过在减压器36a内破坏冲击波42，无论冲击波42的哪部分到达水阀38a所引起的对水阀38a的磨损或破坏都比省去减压器36a时引起的对水阀38a的磨损或破坏少。另外，注意到，当冲击波42到达水阀38a时，冲击波42的反射将朝工件12a、输送结构30a和点火室26a往回行进。冲击波42的反射必须首先往回穿过减压器36a。因此，冲击波42的反射压力将被减弱。由于减压器36a，确实到达了工件12a、输送结构30a和点火室26a的任何反射的压力都降低了，从而防止对各元件，例如阀48、49、50和51(图4a)以及点火器52(图4b)造成磨损或破坏。

[0166] 冲击波减弱元件220可具有任何适当的结构。例如，每个元件220可为具有一个或多个孔223的盘，孔223小于流体通道214以便破坏冲击波42的流动。优选地，具有不同尺寸和/或位置的孔223的元件彼此相邻定位，以便提供穿过减压器36a的迷宫式流动路径。适于作为减压器36a的减压器的例子在PCT申请PCT/EP2008/007901(申请人：Cosma工程欧洲股份有限公司)中说明，其内容在此以参照方式引入。

[0167] 冲击波减弱元件220是可拆卸和可更换的，以便能够根据需要更换磨损或损坏的元件220以保持减压器36a的性能。

[0168] 水阀38a包括限定流体通道224的阀体222。在流体通道224的第一端部的是可大致呈圆锥形的座226。流动控制构件228具有当阀38a位于关闭位置时对座226密封的大致圆锥形的密封面230。偏压构件232，例如张力弹簧，与流动控制构件228连接并朝座226偏压流动控制构件228。当流动控制构件228关闭时，装置10内水41的压力推压在流动控制构件228上，由此辅助流动控制构件228对座226密封以防止水41在它们之间泄漏。

[0169] 当将对装置10进行填充时，主入水口218中的水41的压力增大到克服偏压构件232的偏压力的不可压缩流体填充压力。在将装置10填充到隔离阀58的实施例(图1)中，水41中的压力将在水阀38a的两侧上平衡，并且随着其接近平衡，偏压构件232将克服水41的压力并自动关闭水阀38a。在此后的某点，主入水口218处的压力可降低。

[0170] 参照图6a，减压器36a和水阀38a可作为组件在前进位置与回缩位置之间一起运动，在前进位置中，减压器36a的第一端部210插入工件12a的第二端部22中并对工件12a的第二端部22密封；在回缩位置中，减压器36a的第一端部210从工件12a的第二开口22退出，以允许工件12a从第一模腔44中喷出。组件在前进位置与回缩位置之间的运动可通过压模34在打开位置与关闭位置之间的运动以机械方式产生，例如通过凸轮、齿轮和类似装置实现，或者可替代地通过某种其它装置实现，例如通过液压缸或气压缸。减压器36a的第一端部210可与输送管道59的下游端130类似地成形，以相对于套环180夹紧工件12a的第二端部22，由此形成密封。减压器36a的第一端部210构成第二开口密封件，用于对工件12a的端部开口22密封。这种第二开口密封件仍可设置，并可在前进位置与回缩位置之间运动，用于对工件的第二开口22密封和用于允许工件12a从模腔中44喷出，甚至在不设置减压器36a的实施例中也是如此。

[0171] 参照图1，点火室26b、输送结构30b、减压器36b和水阀38b可全部与点火室26a、输送结构30a、减压器36a和水阀38a相似。参照图9，模具32包括可与第一模腔44相似的第二模腔234，但具有以下不同之处。在图示的实施例中，第二模腔234构造成在工件12b内冲孔以及从工件12b修整掉端部。图9中的工件12b显示为透明的，以便于示出结构(即模腔234)，否则该结构会被工件12b隐藏。

[0172] 由于第二模腔234不意在允许工件12b膨胀，因此，第二模腔234的尺寸可设定为贴合地容纳工件12b。在工件12b中将要冲孔的区域中，第二模腔234可具有附图标记240所示的模腔壁内的孔洞-冲压孔238。孔洞-冲压孔238可具有附图标记242所示的相对锋利的角刃，该角刃用作辅助在工件12b内冲孔的切削刃。点燃点火室26b内的可燃物47(图1)之后，在工件12b的壁16上推压的工件12b的工件内部14内的水41的压力(例如图14所示的冲击波42或可替代地非冲击波形式的压力)冲压出附图标记243所示(图14)的孔，通过该孔通向模腔孔洞-冲压孔238(图9)。

[0173] 参照图14，第二模腔234具有第一套环140和与第一套环140相关的第二套环180，用于保持工件12b的第一和第二端部18和22。工件12a的端部，分别示出在附图标记
244和246处(图14)，保持在第一和第二套环140和180内，所述端部并不意在存在于由工件12b制成的最终部分内。端部244与246之间为工件主体247。为了修整工件12b的端部244和246，第二模腔234具有合适定位的第一和第二修整孔248和249(图9)，每个修整孔分别靠近第一和第二端部244和246(图14)一直围绕第二模腔234延伸。每个修整孔248和249具有用作辅助修整操作的切削刃的尖角刃250。

[0174] 首先从工件12b修整第一端部244，为此，第二模腔234优选地充分地紧贴足以充分精确地可靠保持工件12b，从而以期望的位置精度在工件12b内冲孔。但是，一旦模具打开，为了辅助一旦第一和第二端部244和246已修整之后将工件12b保持在第二模腔234中的位置内，第二模腔234优选地具有与其相关的中间工件夹持器252。中间工件夹持器252可由第一和第二指254和256组成，第一和第二指254和256均为第一模板164的一部分，并可在第一和第二指254和256保持工件12b的关闭位置与第一和第二指254和256分开以允许工件12b从第二模腔234中喷出的打开位置之间运动。第一和第二指254和256可通过任何合适的装置在关闭位置与打开位置之间运动，例如通过第一和第二气缸258和260(可以是气动或液压操作的)。

[0175] 工件输送机构39在图8a示出，用于当模板164和166隔开时将工件12a放置到第一模腔44的第一模腔部分168内并将工件12b放置到第二模腔234的第一模腔部分内。

[0176] 参照图15，输送机构39包括托架264、第一对夹钳266、第二对夹钳268和第三对夹钳270。输送机构39可在回缩位置(图8b)、接收位置(图8a)和沉积位置(图8c)之间运动。在回缩位置，输送机构39位于模板164和166的路径之外，以允许模板164和166打开或关闭。在接收位置，第一对夹钳266定位为接收来自坯料工件存储区(可选择地，来自坯料工件输送机器手271)的工件12c(可称为第三工件)，第二对夹钳268定位为接收来自第一模腔44的工件12a，第三对夹钳270定位为接收来自第二模腔234的工件12b。当输送机构39位于沉积位置时，第一对夹钳266定位为将工件12c沉积到第一模腔44的第一模腔部分168内，第二对夹钳268定位为将工件12a沉积到第二模腔234的第一模腔部分内，第三对夹钳270定位为将工件12b输送到完成工件处理系统。完成工件处理系统可包括用于处理完成工件12的任何适当的结构。例如，完成工件处理系统可包括附图标记272所示的完成工件输送机器手，其接收来自第三对夹钳270的工件12b并将其输送到存储区或其它处理装置，例如滑槽或输送机。

[0177] 控制器40构造成根据图16中的附图标记400所示的运转周期(即根据要求重复的一组方法步骤)控制装置10的运转。在对方法400的说明中，参考其它附图所示的部件，例如图1、3和9。参照图16，可称为方法400的运转周期400从以下状态开始描述，所述状态为：第一和第二点火室26a和26b中的每个内已发生爆炸并且第一和第二工件12a和12b已按照要求在第一和第二模腔44和234内改变。在冲击波42用于改变工件12的实施例中，方法400描述如下：在步骤401中，工件12定位在模腔44或234内。可以理解，该步骤意在包括将多个工件，例如工件12a和工件12b，定位在多个模腔(例如模腔44和234)内的选择。在步骤402中产生冲击波42，冲击波42具有小于工件冲击波路径长度的长度Lsw。在步骤404中，冲击波42沿工件冲击波路径输送以改变工件12。同时，在步骤406中，压模
34以抵抗工件12内的压力的选定模具夹持力将第一和第二模板164和166保持在关闭位置，工件12内的压力包括贯穿步骤404的沿横向于工件冲击波路径的方向来自冲击波42的压力。可以理解，在步骤402中，冲击波42可通过首先发生爆炸产生，爆炸接着产生冲击波42。爆炸可通过点燃H2和O2发生。在设置有隔离阀58的实施例中，方法400还可包括在步骤402之前将点火室26与模具32隔离(例如通过关闭隔离阀58)的步骤408和步骤
408之后将可燃物47和水41输送到点火室26内的步骤410。在步骤412中，点火室26在步骤410之后但在发生爆炸之前与工件12流体连接。在提供不可压缩流体41(例如水)的实施例中，在步骤414中，水41输送到装置10内以将工件12和输送结构30填充到阀58的球62。在提供水41的实施例中，该方法还包括将来自气体的冲击波42输送到不可压缩流体41内。在步骤404之后，工件12能够在步骤416中从模腔44或234中喷出。

[0178] 在另一实施例中，提供一种利用压力(但不一定是冲击波42的形式)改变模具32中的工件12(图1)的方法450(图17)，其中所述压力由点火室26内的爆炸产生。在对方法450的说明中，参考其它附图所示的部件，例如图1、3和9。该方法450包括步骤452，在步骤452中，点火室26与模具32隔离(例如关闭隔离阀58)。在步骤454中，可燃物47和水41在步骤452之后输送到点火室26内。在步骤456中，工件12输送到模腔44或234内。在步骤458中，点火室26在步骤454之后与工件12流体连接(例如打开隔离阀58)。在步骤460中，在步骤458之后利用点火室26内的可燃物47发生爆炸。在步骤462中，来自爆炸的压力传递到模腔44或234内的工件12以改变工件12。可以理解，压力不必为冲击波42的形式。在步骤464中，工件12在步骤462之后从模腔44或234中喷出。

[0179] 通过在执行步骤454(将可燃物47输送到点火室26内)之前隔离点火室26，步骤454能够与装置10的其它部件的状态无关地开始。例如，一旦点火室隔离，不管工件12是否已定位在模腔44或234内，步骤454都能够开始。在模具32由多个模板(例如第一模板164和第二模板166)组成的实施例中，步骤454能够在模具32关闭之前开始。在装置
10用水41填充(例如在步骤466中)的实施例中，步骤454能够在用水41填充工件12完成之前开始。在输送管道插入工件12内的实施例中，步骤454能够在输送管道插入工件12内之前开始。由于步骤454可占用相对较长的时间，因此，允许步骤454在上述步骤之前开始是有利的。

[0180] 在最优选实施例中，利用图18示意性示出的方法300操作装置10。在对方法300的说明中，参考其它附图所示的部件，例如图1、3和9。在步骤302中，控制器40打开压模34，由此将第一和第二模板164和166移动至其打开位置，并且第一和第二输送结构30a和
30b以及第一和第二减压器36a和36b从工件12a和12b退出。在步骤302期间，步骤304发生，在步骤304中水41从装置10排出。在水41排出之后，在第一和第二点火室26a和
26b中的每一个下面的隔离阀58在步骤306中关闭，由此隔离第一和第二点火室26a和
26b。步骤306可完全在步骤302期间发生。在隔离阀58关闭之后，在步骤308中，每个点火室26和28中的水到顶关闭阀50打开以允许将水41输送到第一和第二点火室26a和
26b内并达到选定的填充水平。

[0181] 在步骤310中，在压模34打开期间的某一适当时刻，输送机构39从回缩位置运动至接收位置。当输送机构39位于接收位置时，与第一和第二模腔44和234中的每一个相关的第一和第二套环140和180在步骤312中打开。同样在步骤312中，中间工件夹持器252打开。在步骤312期间，工件12a和12b可从第一和第二模腔44和234中的每一个的第一模腔部分中喷出到输送机构39的第二和第三对夹钳268和270内。另外，在步骤312中，第一对夹钳266接收来自坯料工件输送机器手271的工件12，用于放置在第一模腔44内。在步骤314中，在第二模腔234中的修整操作中从第二工件12切掉的第一和第二端部
244和246从模具32喷出到输送机(未示出)，输送机将其输送至适当位置(例如，可选择地，用于以适当的方法熔化和再利用，例如在用于另一个工件12的铸造过程中进行)。步骤
314可与步骤312同时执行。

[0182] 在成对的夹钳266、268和270接收工件12之后，在步骤316中，输送机构39移动至沉积位置，所保持的工件12由此输送至第一和第二模腔44和234的第一模腔部分，并输送至完成工件输送机器手272，完成工件输送机器手272在步骤317中将完成工件12b输送到另一个区域。

[0183] 在工件12由工件输送系统39输送到第一和第二模腔44和234的第一和第二模腔部分内之后，在步骤318中，与第一和第二模腔44和234相关的第一和第二套环140和180关闭，并且中间工件夹持器252关闭。

[0184] 在步骤320中，在工件12输送出输送机构39之后，输送机构39返回至其回缩位置以允许模板164和166关闭。

[0185] 在步骤324中，在输送机构39在向其回缩位置运动的同时清空压模34之后，压模34将模板164和166移动至关闭位置。在模板164和166运动至关闭位置期间，第一和第二点火室26a和26b向下运动以迫使输送结构30a和30b分别与工件12a和12b的第一端部18密封地流体连通。同样在步骤324中，减压器36a和36b向上运动至与工件12a和
12b的第二端部22密封地流体连通。

[0186] 在步骤326中，通过第一和第二主入水口阀38a和38b将水41输送到减压器36a和36b、工件12a和12b以及输送结构30a和30b内，直至隔离阀58。为了减少总循环时间，可以在模具32已经关闭或已经开始关闭之前将水41加压以克服偏压构件232。

[0187] 在步骤322之后，在步骤328中，压模34的液压缸196中的液压增大到用于抵制爆炸期间和爆炸之后模具32打开的压力。

[0188] 在步骤330中，在隔离阀58关闭的步骤306之后，水41被输送到点火室26a和26b内。如图18所示，该步骤可占用相对较长的时间段。在至少一些水41输送到第一和第二点火室26a和26b内之后，可燃物47被输送到点火室26a和26b内。用可燃物47填充点火室可能占用相对较长的时间。注意到，在步骤331期间和步骤330期间能够执行一个或多个其它动作，例如关闭模板164和166(步骤322)，以及用水41填充减压器36a和36b、工件12a和12b以及输送管道59(步骤326)。

[0189] 在适当的时间点，例如在第一和第二点火室26a和26b已用可燃物47填充至期望的压力之后，在步骤332中打开隔离阀58。当隔离阀58打开时，第一和第二点火室26a和26b内的水41的填充水平将随着水41填充每个隔离阀59内球62的球孔71而下降。水
41的填充水平在隔离阀58打开之后保持在阀58之上以使填充水平保持在第一和第二点火室26a和26b内是有益的。

[0190] 在步骤334中，在打开隔离阀58之后，点燃可燃物47，由此在第一和第二点火室26a和26b内产生爆炸压力；可选择地，将产生冲击波42。在步骤336中，由可燃物47的点燃产生的压力改变工件12a和12b。

[0191] 在工件12已经在步骤336中改变之后，第一和第二点火室26a和26b内的气体从第一和第二点火室26a和26b排出。

[0192] 在气体从第一和第二点火室26a和26b排出之后，循环300可回到步骤302。

[0193] 循环300的每个步骤可由控制器40执行，控制器40可由电缆或由无线装置连接至装置10的每个可动部件，例如阀48、49、50和51以及点火器52、隔离阀58、法兰夹具124、压模34、由模具32内的气缸控制的若干元件以及第一和第二不可压缩流体入口阀38a和38b。

[0194] 本发明的某些实施例可以省略选定的元件。例如，在用于改变工件12的压力不是冲击波42的形式的实施例中，可以省略减压器36a和36b，而对装置10的部件的使用寿命几乎没有影响。在可能对某些部件(例如第一和第二主入水口阀38a和38b)的使用寿命有影响的条件下，即使当压力在某些实施例中是冲击波42的形式，也可以省略减压器36a和36b。

[0195] 作为另一个例子，在某些实施例中可以省略隔离阀58。为了补偿，控制器40可一直等到模具32关闭并且装置填充至第一和第二点火室26a和26b时才将可燃物47输送到第一和第二点火室26a和26b内。

[0196] 作为另一个例子，可以提供仅具有单个模腔的模具32。在该例子中，单个模腔可用于成形工件12或用于在工件12内冲孔，或用于上述两者。另外，工件12可在单个模腔内被修整掉其端部244和246。因此，点火室26b、输送结构30b、减压器36b和水阀38b可从装置10中省去。

[0197] 作为另一个例子，在工件12的第一开口20绕纵轴定向的实施例中，输送管道59可以是没有弯曲或角度调节装置的简单管道。

[0198] 在一些实施例中，装置10可构造成完全用单个冲击波42形成工件12、在工件12内冲孔以及在单个模腔内修整掉工件12的端部。

[0199] 在附图所示的实施例中，工件12具有通向工件内部14内的第一和第二开口20和24。在点火室26产生冲击波42的实施例中，设置有允许冲击波42通过第一开口20进入工件12并通过第二开口24退出工件12的两个开口，其中冲击波42然后可由减压器36a处理。这样，冲击波42的反射通过装置10返回从而破坏元件(例如阀48、49、50和51以及点火器52)的可能性较小。但是，可替代地，工件12可具有通向其内部14的单个开口20。
因此，冲击波42能够通过开口20进入工件12，但然后可能在工件12的封闭端反射，因此，反射然后可能通过工件12往回行进到输送结构30内并行进到点火室26内。

[0200] 已示出用水41填充装置10以使工件12充满水41，输送结构充满水41以及点火室26的一部分充满水41。提供水41具有几个有利的原因，其中之一是在一定程度上防止元件烧焦和某些其它类型的磨损或破坏；否则，如果元件直接暴露于燃烧的气体将会出现上述的损坏。但是，在本发明的一些实施例中，水41可以仅填充工件12和输送结构30a。同样在一些实施例中，水41可以仅填充工件12，而不填充输送结构30a。装置10还可以在完全不使用水41的情况下进行操作。在水41的填充水平在通向点火室内部45的开口以下的实施例中，某些元件，例如隔离阀58和柔性接头106优选地构造成对通过其的气体泄漏密封，而非对液体泄漏密封。在这些实施例的至少一些中，某些元件可以省去，例如第一和第二点火室26a和26b内的入口阀50。在不提供不可压缩流体的实施例中，还可省去入口阀38a和38b，减压器36a和36b的第二端部可为简单封闭端。

[0201] 在附图所示实施例中，模具32由第一模板164和第二模板166组成。但是，对于具有能够从具有单个板的模具喷出的形状的工件12，模具32可具有单个板，该单个板中具有模腔。在这种实施例中，由于模腔限定在一个模板内，因此不需要将任何模板保持关闭的压模。在这种实施例中，设置隔离阀的优势在于，例如，隔离阀58可定位成选择性地隔离点火室26，以使其能够填充可燃物47，同时执行其它动作，例如将工件输送到模腔内并将传输管路驱动到工件的端部内，从而缩短与改变每个工件相关的循环时间。注意到，无论装置10是产生用于改变工件的冲击波42或者是装置10产生均匀的压力，都能够实现循环时间缩短这一优势。

[0202] 参照附图19a和19b，示出了根据本发明的另一个实施例的装置500。在图19a中，示出了可燃物47点燃之前的装置500。在图19b中，示出了可燃物47的点燃已经发生并已产生冲击波502之后的装置500。

[0203] 除了装置500构造成改变平面的工件501(意味着工件501不是管状的，即工件不向后包裹自身以形成管或类似的中空体)之外，装置500优选地类似于装置10(图1)。工件501不必一定是平坦的。例如，在图示的实施例中，工件501由金属片制成，但是立体的。

[0204] 工件501具有纵向轴线，在使用期间，冲击波502沿该纵向轴线行进。工件501具有Lwp所示的纵向长度和Wwp所示的横向宽度。

[0205] 在图19b中能够看到，当冲击波502沿工件501行进时，冲击波502也与模腔514的一部分直接接触。

[0206] 在所示实施例中，装置500包括点火室504、传输结构506、模具512、压模515、模腔514下游的减压器516、减压器516下游的水阀517、输送机构518(图19a)和控制器519(图19a)，传输结构506包括隔离阀508和传输管路510，模具512由一起限定出模腔
514(图19b)的第一模板512a和第二模板512b组成。

[0207] 点火室504优选地类似于图1所示的点火室26，并可由可燃物47以及可选择地由选定量的水41填充。隔离阀508优选地类似于图1所示的隔离阀58。

[0208] 在所示实施例中，工件501比点火室504宽。为了适应宽度的差异，传输管路510从附图标记520所示的其入口端到附图标记522所示的其出口端在宽度Wtc上增大了，从而由具有圆形横截面形状改变为具有长形横截面形状。随着传输管路510的宽度Wtc的增大，传输管路510的深度Dtc减小，以使传输管路510的横截面积沿其纵向长度Ltc大致恒定。这样做，冲击波502(或任意其它形式的压力波)的强度不会随着沿传输管路510的行进而降低，或者至少能够减轻这一影响。

[0209] 传输管路510优选地在工件501已经改变之后可从工件501缩回，以允许从模腔514中喷出工件501和任何修整部分。在图示的实施例中，传输管路510相对于点火室504不是铰接而是固定连接的(即不可旋转)。因此，由传输管路510、隔离阀508和点火室504组成的组件可作为单个单元全部一起在回缩位置与前进位置之间运动。

[0210] 在图19a所示的实施例中，模腔514包括冲孔524和修整孔526。如图19b所示，当冲击波502在模腔514内沿工件501传播时，冲击波502在冲孔524处在工件501内冲出孔527。另外，冲击波502沿修整孔526修整工件501。在工件501由坚硬材料，例如高强度钢制成的实施例中，利用装置500修整工件501可以比通过利用切削刃的传统方法修整工件501更快。另外，当工件500由高强度钢制成时，利用传统方法对其修整可能引起切削刃的快速磨损，从而必须频繁地更换切削刃。相反，利用装置500修整工件501不涉及切削刃，从而消除了利用传统方法带来的停机时间和成本的根源。

[0211] 减压器516定位成在冲击波502离开工件501之后接收冲击波502并减小冲击波502的强度。减压器516包括构造成由长形横截面形状变化为圆形横截面形状的入口部分
528和类似于图1所示减压器36的用附图标记529示出的大致圆柱部分。可选择地，为了减小冲击波502在沿入口部分528行进时的强度，入口部分528的横截面积可沿下游方向增大。减压器516位于入口部分528下游的部分优选地类似于减压器36。

[0212] 水阀517优选地类似于水阀38。装置500的填充类似于图1所示的装置10的填充。换句话说，通过感测在阀508的流动控制构件处连接的用附图标记530示出的排出管路内的液体的存在，装置10能够通过水阀517利用高流速的水41填充至隔离阀508。

[0213] 减压器516和水阀517优选地以与图1所示减压器36和水阀38类似的方式可在回缩位置与前进位置之间运动。

[0214] 第一和第二模板512a和512b分别具有第一和第二模腔部分514a和514b，并可通过压模515在打开位置(未示出)与关闭位置(图19a和19b所示)之间运动。除模板512a和512b可直接相对于工件501的侧缘部分532关闭以将工件502在模腔514内保持就位并密封阻止从模腔514泄漏出以外，模板512a、512b类似于第一和第二模板164和166(图8a)。注意到，在该实施例中，工件502自身用作密封件，因为意识到水41不能占据模具的轮廓部分(例如，冲孔524和修整孔526)与工件502之间的空间，否则，由于水41的不可压缩特性，将没有空间以供工件适应模具的轮廓部分。因此，工件将模腔514分割成轮廓部分和非轮廓部分，水41仅填充模腔514的非轮廓部分。

[0215] 压模515优选地类似于压模34(图8a)。输送机构518构造成在工件501已被装置500改变之后从模腔514中输送出工件501，并还构造成将另一个工件501输送到模腔514内。除构造成处理两个平面工件501而非三个管状工件12(图8a)之外，输送机构518优选地类似于输送机构39(图15)。

[0216] 控制器319优选地根据类似于方法300、400或450之一的方法操作全部上述部件。

[0217] 该操作循环包括以下步骤，但未必顺序发生。模具512打开，输送管路510从工件501缩回。工件501和从中修整或冲压的任何工件从模腔514喷出。阀508关闭。点火室
504充满顶部截止水41和可燃物47。新工件501输送到模腔514内，关闭模具512。模腔
514的非轮廓部分充满水41。打开隔离阀508。点燃可燃物47，优选地为冲击波502的形式的压力传递至工件501沿工件501传递以对其进行改变。

[0218] 尽管装置500优选通过冲击波502改变平面工件501，但不管模腔514内的压力是否为冲击波502的形式，装置500的某些方面都是有利的。例如，隔离阀508允许用水41快速填充装置500，并且还允许用可燃物对点火室504进行单独填充。

[0219] 尽管装置500优选包括隔离阀508，但没有阀508也可操作。在这种实施例中，在用可燃物47填充点火室504之前，可以用水41填充到选定填充水平。

[0220] 参照图20。根据本发明的实施例，提供一种用于燃烧成形的方法和装置，其中，一个或多个点火管选择性地与模具(也可称为工具)分离或隔离。点火管和工具或模具的分离或隔离允许基本上同时用可燃填料填充点火管并将坯料或工件插入工具或模具内，以及从工具或模具单独移除成形工件和从点火管和工具或模具排尽已燃烧的可燃物。这通过在点火管与工具或模具之间设置输送阀实现。

[0221] 图20示出根据本发明的实施例的燃烧成形装置1100的示意图。装置1100大致包括压机1192，包括一对半模的工具1190安装在压机1192上。工具1190的半模配合在一起以在其间提供模腔。模腔的内表面成型为成形坯料的期望外部形状。压机1192优选地具有水平拉模并可操作以相对于固定半模在打开位置与关闭位置之间移动工具1190的可动半模。在关闭位置，压机1192向可动半模施加闭合力以将半模保持在一起。

[0222] 优选地，装置1100包括用于获取生坯料或工件并将坯料插入模腔内的机器人部件机械手1194和用于从模腔移走成品并将完成的成形部件输送至输送机或存储仓的机器人部件机械手1196。

[0223] 流体填充系统1199通过消波器1197与工具1190的半模的模腔流体连通。流体填充系统1199将流体泵送到模腔内以使流体填充并浸没工件的至少一部分。可替代地，整个工件浸没在流体中。另外，流体填充系统1199在工具1190的半模打开之后收集流体并从中排出。流体被过滤并存储以便再利用。

[0224] 另外参考图21，更详细地示出了根据本发明的装置1100的一部分。装置1100包括点火管1150、成形模具或工具1190内的工件1404和布置在点火管1150与成形模具或工具1190之间的输送阀1300。

[0225] 现在转向图22a，输送阀1300包括具有纵向中央通路1302的主体1312和成对的横向运动滑块1304和1306。通路1302提供工具1190与点火管1150之间的流体连通。通路1302的尺寸设定为使得压力波以最小的能量损失从点火管1150行进到模腔。滑块1304还具有纵向延伸然后横向延伸的第二排出孔1318。排出孔1318可称为通路1318。

[0226] 箭头A表示从阀1300朝向点火管1150的方向，箭头B表示从阀1300朝向工具1190的方向。

[0227] 阀1300为双填充系统(DFS)。滑块1304和1306分别由致动器1308和1310沿横向于流体流动方向的方向运动。致动器可以是液压或气动致动器或任意其它合适的致动器。

[0228] 致动器1308、1310提供滑块1304、1306穿过阀1300的主体1312的往复滑动。致动器1308和1310使滑块1304、1306在如图22a所示的第一“打开”位置、如图3b所示的第二“关闭/排出”位置和如图22c所示的第三“关闭”位置之间运动。两个滑块1304、1306具有通过其中的纵向孔口1314、1316，孔口1314、1316与阀1300的主体1312的通路1302对准以产生如图22a所示的打开位置，以允许点火管与工具之间流体连通。

[0229] 现在转向图22b，示出了第二关闭/排出位置，其中，滑块运动以使孔口1314、1316运动不与阀1300的通路1302对准，设置在滑块1304内的通路1318运动与阀1300的通路1302对准，以便允许工具与阀1300的外部环境之间流体连通。当通过运动滑块1306的孔口1316不与阀1300的通路1302对准而关闭通向点火管的阀时，该第二关闭/排出位置例如允许空气、水和废气从工具中排出。

[0230] 参照图22c，示出了第三关闭位置。在该位置中，滑块1306运动使得孔口1316运动不与通路1302对准，滑块1304运动以使孔口1314运动不与通路1302对准，并且排出孔口1318尚未运动至与通路1302对准，即两个孔口1314、1318均不与通路1302对准。在第三关闭位置，点火管1150与工具1190的模腔隔离。

[0231] 往回参考图21，示出了位于第一打开位置的阀1300，第一打开位置使得成形模具1190的模腔内的工件1404与点火管1150之间流体连通，如点火管和成形模具之间的连续通路1420所示。消波器1197与成形模具1190流体连通。消波器1197设置为减小由点燃装置内的可燃气体而产生的压力波(以在其中成形工件)的能量。

[0232] 沿由点燃点火管1150内的可燃物产生的压力波的传播路径设置的消波器减少了压力波的能量，并因此保护装置1100免受高机械应力和永久性损伤。另外还发现反射压力波能量的减小增加了点火工具和机构的使用寿命。

[0233] 然而，以可更换方式设置消波器以使其在材料疲劳或老化的情况下能够容易地更换是有利的。消波器可由钢和/或铜-铍(CuBe)制成，这是因为由于这些材料既有韧性同时还具有硬度，特别适于此类应用。

[0234] 如图21所示，消波器设置在工具的与点火管相反的一侧上。因此，压力波一旦穿过工具，其能量便减小。这样，压力波的能量能够很好地向工具1190输送。可替代地，消波器还可设置在工具的靠近点火管的一侧上，即设置在点火管与工具之间。这样，能够减小反射压力波的能量。但是，传播中的压力波仍具有足以在工具内成形坯料的能量。

[0235] 消波器可设置在管状支撑件内。管状支撑件可由与消波器不同的材料制成。

[0236] 有利地，消波器做成曲线形和/或具有与点火管或管状支撑件的宽度相比更小的通路，因为这样的通路能够显著地减小反射压力波的能量。

[0237] 消波器具有反射压力波并由此至少部分地吸收压力波的能量的一个或多个波阻断元件。适于用作波阻断元件的元件的非限制示例为八角棱形元件、六角棱形元件、立方体形元件、横向于压力波的传播路径布置的壁、L形元件、曲线元件、球形或成簇状元件、或其中的任意组合。

[0238] 值得注意的是，消波器包括至少一个迷宫式元件和/或形成迷宫式结构的若干元件。有利地，消波器包括具有至少一个通过其中的开口的盘状元件，盘状元件提供较大的碰撞表面，同时相对便宜。如果需要，以相转换方式布置波阻断元件的开口，以使压力波能够被多次重新定向，这在减小压力波的能量时是特别有利的。

[0239] 多个波阻断元件的使用能够减小反射压力波对点火管的内部空间或管状支撑件的冲击，并能够将反射波分布到多个元件上。有利地，消波器包含至少一个单向元件，以使压力波能够穿过消波器，同时，反射压力波在到达点火管之前被单向元件吸收。

[0240] 消波器可具有一个或多个旁支管，以使压力波能够在支管的位置分裂。此外，旁支管进一步分支以便产生多个分枝来分解压力波是有利的。

[0241] 根据本发明的实施例，至少一个支管能够形成流体填充沟槽以通过消波器向工具提供流体。例如，图21示出与流体填充系统1199流体连通的消波器1197。

[0242] 消波器的更详细说明能够在2008年1月31日提交、名称为“爆炸成形装置(Vorrichtung das Explosionsumformen)”的德国专利申请序列号No.102008006979中找到，其内容在此以参照方式引入。

[0243] 流体填充系统1199在消波器1197与流体储液器之间具有球型单向阀426。流体1428，例如水或某些油，被泵入位于成形模具1190中的工件1404的内部空间内。流体1428在工件1404中聚集并形成流体面430。剩余内部空间充满通过点火管1150供给的可燃气体。可燃气体与流体的量选取为从大约1∶1到大约1∶20的范围内。工件1404内流体的量可根据用于执行本发明的方法的预定最优值而改变。关于燃烧成形流体填充坯料或工件的更详细说明在2007年2月14日提交的名称为“用于爆炸成形的方法和模型配置(Verfahren undWerkzeuganordnung zum Explosionsumformen)”的德国专利申请DE
102007007330中提供，其内容在此以参照方式引入。

[0244] 通过激活点火系统1170点燃点火管1150和工件1404的无流体空间432内的可燃气体混合物。所产生的压力波的前部从点火管1150传播至工件1404的无流体空间432，然后达到状态边界，即流体面430。压力波的力的大约80％以这种方式传递到流体。可燃气体混合物与流体之间的直接接触使得燃烧力相对良好地传递。然后，压力波通过流体传递并迫使工件与成形模具的模腔的内表面一致。

[0245] 可选择地，可利用由点火管内的可燃气体混合物的燃烧产生的同一力同时对工件1404进行成形和修整或刺穿。有利地，利用由气相到液相的压力传递改进了成形工件中已修整或刺穿边缘的质量。此外，每个成形工序中采用的可燃气体的量可通过用流体——例如水或某些油——填充工件的至少一部分而减少，以将压力波从气相传递至液相。

[0246] 但是，如果需要，根据本发明的实施例的可燃成形工艺可仅在气相中执行。在这种情况下，可燃气体混合物从流体计量系统130供给到点火管1150，并由此通过打开的输送阀180供给到成形模具1190内的工件1404。通过点燃可燃气体混合物产生的压力波通过气相传递并迫使工件1404与成形模具1190的模腔一致。

[0247] 在图20的实施例中，示出了多于一个的点火管1150，标记为点火管1150a和1150b。点火管1150a相对于固定模具定位成选择性地与模腔流体连通。点火管1150a为具有预定内部容积的中空室。优选地，点火管1150a由硬化钢加工并具有点火口1141a、多个入口阀1142a、1144a、1146a、1148a和出口输送阀1180a。出口输送阀1180a选择性地连接点火管1150a与模腔的流体连通。

[0248] 点火口1141a与点火系统1170可操作地连接。用于点火的各种方法已在国际公开WO2008/017332和WO2008/017444中披露。合适的点火系统包括激光、感应和放电。

[0249] 第二点火管1150b也相对于固定模具定位成与模腔流体连通。点火管1150b或者选择性地与和点火管1150a相同的模腔流体连通，或者选择性地与和第一模腔相邻的第二模腔流体连通。但是，第二点火管1150b与点火管1150a相同。

[0250] 点火管1150a和1150b与计量系统1130流体连通。计量系统1130与流体存储器1120流体连通。计量系统1130接收流体并输送预定量的流体或充料至点火管1150a和1150b。优选地，流体存储器1120为远离计量系统1130的压力罐。计量系统1130还与排气系统1160流体连通。

[0251] 可编程逻辑控制单元(PLC)1110设置用于在接收到输入信号后处理预定序列的程序，并输出作为其结果的输出信号，以便控制系统的部件的操作并由此控制装置1100的整体运转。PLC是用于工业生产过程的自动化的数字计算机。与通用计算机不同，PLC设计用于多输入和输出布置、扩展的温度范围、抗电噪声干扰并且抗震、抗冲击。由于输出结果必须在预定时间限制内响应于输入条件产生，因此PLC是实时系统。

[0252] PLC1110控制流体存储器1120的操作，各种流体(气体和/或液体)从流体存储器1120供给到流体计量系统1130。

[0253] 计量系统1130由PLC1110控制。经过相应的流体线路1142、1144、1146、1148，流体计量系统1130通过阀1142a、1144a、1146a和1148a供给各种流体(例如氢气、氧气、水、以及其它工业气体)到点火管1150和/或通过阀1142b、1144b、1146b和1148b供给各种流体到点火管1150b。任何过量流体都被导向排出系统1160。计量系统1130能够向流体线路1148供给纯氢气或氢气和氧气的混合物或其它工业气体和液体的混合物。阀1142a、1144a、1146a和1148a以及1142b、1144b、1146和1148b中的每个都由PLC1110独立地控制。

[0254] 在优选的操作模式中，流体线路1146被供给纯氧，流体线路1148被供给纯氢。流体线路1146还可通过计量系统1130被供给氢气和氧气的混合物或其它工业气体和液体的混合物。

[0255] 流体线路1144被供给水或氢气和氧气的混合物或其它工业气体或液体的混合物。在优选的操作模式中，流体线路1144被供给水。有利地，少量水被供给到点火系统以便保护阀。

[0256] 流体线路1142用作清洗或排出线路。例如，在可燃混合物点燃有困难的紧急情况下，清洗或排出线路用于将可燃混合物稀释到基本上为不可燃混合物，以使其能够安全地排出而不会引起任何危险情况。出于这一目的，过量的纯氮气被供给到清洗/排出线路1142以稀释可燃混合物，以使产生的混合物含有大约97％的氮气和3％的可燃物。

[0257] 根据本发明的实施例，用于点火管1150内的可燃混合物是氢氧混合物。氢氧混合物可由氢气(H2)-氧气(O2)-混合物或氢气(H2)-空气混合物组成。在本发明的其它实施例中，根据特定的应用，其它气体如氮气，可加入到气体混合物中。有利地，设置在点火管1150中的可燃氢氧混合物是具有轻微过量氧气的化学计量混合物。在这种情况下，氢气的量可选定在大约4％到76％之间。可替代地，也可采用其它可燃气体混合物。

[0258] 响应于来自PLC1110的信号，相应的流体被提供给点火管1150a和/或1150b以形成通过点火系统1170点燃的可燃混合物。点火管1150a和1150b分别通过输送阀1180a和1180b与工具/模具1190流体连通。在由PLC1110控制的操作模式中，阀1180a和1180b打开，点火管1150a和1150b内的可燃混合物被点火系统1170点燃，产生的压力波的前部用于在工具1190内成形工件(未示出)。工具1190设计成能够用于成形、修整和/或刺穿管状和/或片状部件。

[0259] 工具1190定位在夹紧装置1192内。响应于来自PLC1110的信号通过机器人部件机械手1194将原坯料或工件输送到工具1190内。一旦工件成形，则响应于来自PLC1110的信号通过机器人部件机械手1196将成形部件输送离开工具1190。废料清除器1198定位成接收来自工具1190的任何废料部件。

[0260] 流体填充系统1199提供流体，例如水或某些油，以填充工具1190内部的工件。流体用于更加有效地传递通过点燃可燃气体混合物产生的压力波的力。

[0261] 输送阀1180a和1180b设置成分别将点火管1150a和1150b与工具1190分离。阀1180a和1180b在工具1190和点火管1150内的环境与大气之间形成屏障。

[0262] 在第一操作模式中，关闭阀1180a和1180b，点火管1150a和1150b通过流体线路1144、1146、1148装载可燃混合物。点火管1150与工具1190的模腔密封并隔离。因此，工具1190能够被打开并装载原坯料或工件，成形工件可从工具中移除，同时点火管被排空并装载可燃混合物。紧接着工件在工具1190内成形之后，输送阀1180便关闭以便将点火管
1150与工具1190分离或隔离，并可打开工具1190以移除成形工件。

[0263] 在第二操作模式中，关闭工具1190，打开输送阀1180，点火管1150内的可燃混合物由点火系统1170点燃，产生的压力波通过输送阀1180通向工具1190中以便在其中成形工件。

[0264] 因此，本发明提供一种允许更换工具内的工件并大约同时排空和填充点火管的方法和装置。这减少了工艺的循环时间。例如，根据本发明，循环时间可减少大约50％，从大约20秒减少到大约8-10秒。

[0265] 附图23a-23e示出了示意性视图，说明了根据本发明的实施例的利用平面坯料而非中空坯料的燃烧成形工艺。为了简化起见，示意性视图仅描绘了装置1200包括工具1210、点火管1220和输送阀1230以将工具与点火管分离。流体线路、流体存储器和计量系统以及PLC和其它部件未示出。

[0266] 图23a示出了第一操作模式中的装置1200。工具1210位于打开位置，输送阀1230位于关闭位置。由于点火管1220通过阀1230与工具1210分离，因此可开始用可燃混合物填充点火管1220的工序。

[0267] 图23b示出在输送阀1230仍关闭的同时将工件1240插入打开的工具1210内。

[0268] 图23c示出了处于第二操作模式中的装置1200。工具1210关闭，输送阀1230打开以使得可燃混合物通过模型1210的输送阀1230和通路1270与工具1210的模腔1250和型芯1260连通。

[0269] 图23d描绘了成形工序。在工具1210关闭并且输送阀1230打开的同时，通过点火系统(未示出)点燃可燃混合物。通过由点燃工具内的可燃混合物产生的压力波，工件1240被压靠在型芯1260的表面上。工件1240成形之后，关闭输送阀1230以将工具1210与点火管1220分开。

[0270] 从图23e能够看出，能够打开工具1210以从工具中移除成形工件1240，同时排空点火管并用可燃混合物再次填充，以用于输送到工具1210内的下一个工件的成形步骤。

[0271] 排出口(未示出)设置在工具1210内，以便在成形步骤期间能够更紧密地将工件压靠在腔室上。这些开口优选地为沿工具轮廓纵向布置的狭缝状开口。以这样的方式，形成在工具腔室内的空气能够逸出并因此不妨碍工件的膨胀。开口具有大致等于或小于工具壁厚的内部宽度，以使工件不被压到排出口内。

[0272] 根据本发明的另一个实施例，工具1190还设置有至少一个刺穿和/或切削模具，以使工件在经历燃烧成形工序的同时还可设有冲孔和/或切削至期望的长度。图24示出了废料清除器1198和压模1192的更详细示意性视图，工具1190安装在压模1192上。从图24能够看出，工具1190的刺穿模具在其基部具有喷出开口1191以将废料1193——例如由刺穿模具冲压出或由切削模具切削的材料——喷出到废料清除器1198内。根据本发明的该实施例，工具内产生的压力波被进一步用来刺穿和/或切削工件并在工具的底部通过喷出开口喷出废料部件。

[0273] 可替代地，工具可设计为两部件工具，其中，第一工具部分用于燃烧成形工序，第二工具部分用于在工件成形之后修整、冲压或刺穿工件。根据该实施例，在完成燃烧成形步骤之后，工件从第一工具部分输送至第二工具部分。在从工具移除成形工件的同时将新的工件重新装入第一工具部分，以便利用下一个压力波成形新的工件并在第二工具部分内修整、刺穿和/或冲压已成形工件。

[0274] 本发明的工艺包括多个步骤。在第一步骤中，工件被输送到成形工具内，借助于由可燃混合物的排出产生的压力波发生燃烧成形。然后，工件从成形工具输送至刺穿或冲孔工具。刺穿或冲孔步骤也借助于由可燃混合物的排出产生的压力波执行。最后，工件从刺穿或冲孔工具输送至将工件修整到预定尺寸的修整或切削工具。用于修整或切削步骤的能量也由产生压力波的可燃混合物的排出产生。每个工具具有其指定的点火管，根据本发明，用于每个工具的点火管通过阀与其相应的工具分开，以便能够打开工具并卸载和/或再装载，同时排空点火管并再填充可燃混合物用于下一个排出周期，以通过压力波产生相应的能量，用于成形步骤、刺穿或冲孔步骤以及修整或切削步骤的。

[0275] 一个或多个点火管1150设置为与成形模具1190流体连通。在该上下文中，参照的是示出成形模具1190的每个端部处的两个点火管1150a和1150b的图20。这对于更复杂形状的燃烧成形是特别有利的。例如，在U形工件的情况下，U形工件的每个端部处可设置一个点火管。这样，由于可燃气体混合物更均匀地分布在成形模具内的工件中，因此，燃烧成形工艺能够更平稳地执行。此外，在一些复杂形状中，可燃气体混合物可能难以到达成形模具中的工件内的特定区域，因此，设置一个或多个附加点火管是有利的。

[0276] 可替代地，该工艺包括在第一步骤中执行工件的燃烧成形，在第二和/或第三步骤中执行工件的修整和刺穿。这需要为工艺的每个步骤提供一个或多个点火管。然后，工件从与第一点火管流体连通的第一成形模具运动至与第二点火管流体连通的修整和/或刺穿模具。

[0277] 此外，本发明的装置中可设置至少两个成形模具，每个成形模具具有一个或多个点火管。这样，能够用可燃气体混合物填充一个成形模具的一个或多个点火管，同时点燃另一个成形模具的一个或多个点火管内的可燃气体混合物，由此允许在相同的时间内燃烧成形更多的工件。

[0278] 点火管还可设置有以闭环方式运行的冷却系统。

[0279] 根据本发明的另一个优点源于清洗/排出线路不再通过工具。将点火管与成形模具分开的输送阀一旦关闭，便能够打开工具并能够清洗点火管。由于现在在系统出现点火故障或其它问题的情况下能够独立地排空点火管，因此还带来了某些安全性方面。通过将工具与点火管和/或系统分开，可燃气体混合物可限制在更小的体积内。

[0280] 可选择地，可在装置10(图1)中使用阀1300来代替阀58。

[0281] 虽然以上描述构成了本发明的多个实施例，但可以理解，在不脱离权利要求的清楚含意的情况下本发明可作进一步改进和变化。